Цифровые вольтметры: принцип работы, типы, преимущества и применение

Что такое цифровой вольтметр. Как работает цифровой вольтметр. Какие бывают типы цифровых вольтметров. В чем преимущества цифровых вольтметров перед аналоговыми. Где применяются цифровые вольтметры.

Что такое цифровой вольтметр

Цифровой вольтметр (DVM) — это электронный измерительный прибор, предназначенный для измерения напряжения в электрических цепях. В отличие от аналоговых вольтметров со стрелочным индикатором, цифровые вольтметры отображают результат измерения в виде числа на цифровом дисплее.

Основные особенности цифровых вольтметров:

• Измеряют как постоянное, так и переменное напряжение
• Отображают результат в виде дискретных цифр
• Обеспечивают высокую точность измерений
• Исключают ошибки считывания показаний
• Имеют высокое входное сопротивление
• Могут иметь дополнительные функции (измерение тока, сопротивления и др.)

Принцип работы цифрового вольтметра

Принцип работы цифрового вольтметра основан на преобразовании измеряемого аналогового напряжения в цифровой код с помощью аналого-цифрового преобразователя (АЦП). Упрощенная блок-схема цифрового вольтметра включает следующие основные компоненты:

1. Входной делитель напряжения
2. Усилитель
3. Аналого-цифровой преобразователь
4. Схему управления
5. Цифровой дисплей

Процесс измерения происходит следующим образом:

1. Измеряемое напряжение подается на входной делитель
2. Сигнал усиливается до требуемого уровня
3. АЦП преобразует аналоговый сигнал в цифровой код
4. Схема управления обрабатывает полученный код
5. Результат отображается на цифровом дисплее

Основные типы цифровых вольтметров

Существует несколько основных типов цифровых вольтметров, различающихся методом аналого-цифрового преобразования:

1. Вольтметр линейного преобразования

Принцип работы основан на преобразовании измеряемого напряжения во временной интервал. Используется генератор линейно изменяющегося напряжения (рампы). Точность зависит от линейности генератора рампы.

2. Вольтметр интегрирующего типа

Измеряет среднее значение входного напряжения за фиксированный интервал времени. Обеспечивает высокую помехозащищенность. Используется преобразователь напряжение-частота.

3. Вольтметр последовательного приближения

Использует метод последовательного уравновешивания. Обеспечивает высокое быстродействие — до 100 измерений в секунду. Применяется регистр последовательного приближения.

4. Вольтметр с двойным интегрированием

Сочетает преимущества интегрирующего метода и высокую скорость. Используется двухтактное интегрирование входного и опорного напряжений. Обеспечивает высокую точность и помехозащищенность.

Преимущества цифровых вольтметров

Цифровые вольтметры имеют ряд существенных преимуществ по сравнению с аналоговыми приборами:

• Высокая точность измерений
• Отсутствие ошибок считывания показаний
• Высокое быстродействие
• Возможность автоматизации измерений
• Дополнительные функции обработки результатов
• Удобство считывания показаний
• Высокая надежность и стабильность характеристик

Области применения цифровых вольтметров

Цифровые вольтметры широко используются в различных областях техники и производства:

• Разработка и отладка электронных устройств
• Контроль параметров электрооборудования
• Автоматизированные системы контроля и управления
• Научные исследования и лабораторные измерения
• Метрологическое обеспечение производства
• Бытовая электроника

Типичные характеристики современных цифровых вольтметров

Современные цифровые вольтметры обладают следующими типичными характеристиками:

• Диапазон измерения: от милливольт до сотен вольт
• Погрешность: 0,1-0,001%
• Разрешение: до 6,5 разрядов
• Входное сопротивление: 10 МОм и выше
• Быстродействие: 10-1000 измерений в секунду

Как выбрать цифровой вольтметр

При выборе цифрового вольтметра следует учитывать следующие факторы:

1. Требуемый диапазон измерений
2. Необходимую точность
3. Быстродействие
4. Дополнительные функции (измерение тока, сопротивления и др.)
5. Возможность автоматизации измерений
6. Условия эксплуатации
7. Стоимость прибора

Перспективы развития цифровых вольтметров

Основные направления развития цифровых вольтметров включают:

• Повышение точности и разрешающей способности
• Увеличение быстродействия
• Расширение функциональных возможностей
• Интеграция с компьютерными системами
• Миниатюризация и снижение энергопотребления
• Применение новых технологий отображения информации

Цифровые вольтметры продолжают совершенствоваться, обеспечивая все более высокие метрологические характеристики и удобство применения в различных областях измерительной техники.

49679-12: ИНС-Ф1 Приборы электроизмерительные цифровые (вольтметры)

ОПИСАНИЕ ТИПА СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ Приборы электроизмерительные цифровые (амперметры) ИТС-Ф1 Назначение средства измерений

Приборы электроизмерительные цифровые (амперметры) ИТС-Ф1 предназначены для измерения силы тока в однофазных электрических сетях переменного тока напряжением до 400 В частотой 50 Гц с отображением результата измерения в цифровой форме.

Описание

Принцип действия приборов основан на преобразовании входных электрических сигналов в цифровую форму с помощью АЦП, дальнейшей его обработке микропроцессором и последующем отображении результата измерений на цифровом индикаторе.

Приборы являются однопредельными.

Основные узлы приборов: входной трансформатор тока, АЦП, микроконтроллер, четырехразрядный светодиодный цифровой индикатор, источник питания.

Конструктивно приборы выполнены в пластмассовых корпусах для щитового крепления двух типов (Щ3 и Щ9). На лицевой панели размещен цифровой индикатор. На задней панели расположены клеммы для подключения к сети и к источнику питания.

Фотографии общего вида приборов приведены на рисунках 1 и 2.

Общий вид приборов в корпусе Щ3    Общий вид приборов в корпусе Щ9

Рисунок 1    Рисунок 2

Приборы изготавливается в нескольких вариантах исполнений, отличающихся друг от друга конструкцией корпуса и напряжением питания.

Информация о варианте исполнения указана в коде условного обозначения прибора:

ИТС-Ф1.Щ3 — прибор в корпусе щитового крепления типа Щ3 с питанием от источника напряжения переменного тока;

ИТС-Ф1.Щ9 — прибор в корпусе щитового крепления типа Щ9 с питанием от источника напряжения постоянного тока.

Буква «С», добавляемая в конце кода условного обозначения прибора, обозначает расширенный диапазон рабочих температур окружающего воздуха (от минус 40 до плюс 50 °С).

Для расширения пределов измерений приборы могут использоваться с внешним трансформатором тока с номинальным вторичным током 5 А. При этом требуемый коэффициент трансформации устанавливается либо с помощью перемычек между соответствующими клеммами прибора (корпус Щ3), либо программно (корпус Щ9).

Для предотвращения несанкционированного доступа к внутренним частям приборов винты крепления корпуса пломбируются.

Программное обеспечение

Приборы имеют встроенное программное обеспечение (ПО). Его характеристики приведены в таблице 1.

Встроенное ПО (микропрограмма) — внутренняя программа микроконтроллера для обеспечения нормального функционирования прибора. Оно реализовано аппаратно. Микропрограмма заносится в программируемое постоянное запоминающее устройство (ППЗУ) приборов предприятием-изготовителем и не доступна для пользователя. Разделение встроенного ПО на метрологически значимую и незначимую части реализовано на «высоком» уровне по МИ 3286-2010. Метрологически значимая часть автономной части ПО выделена в виде файла «ADEmathI». Метрологические характеристики приборов нормированы с учетом влияния ПО.

Таблица 1 — Характеристики программного обеспечения (ПО)

Наименование ПО	Идентификационное наименование ПО	Номер версии (идентификационный номер) ПО	Цифровой идентификатор ПО (контрольная сумма исполняемого кода)	Алгоритм вычисления цифрового идентификатора ПО
Встроенное	ADEmathI	1.03	E3598185	CRC32

Уровень защиты программного обеспечения от непреднамеренных и преднамеренных изменений — «А» в соответствии с МИ 3286-2010.

Технические характеристики

Диапазон измерений силы переменного тока

при непосредственном подключении, А    от 0,02 до 5

Диапазон измерений силы переменного тока при подключении

через внешний трансформатор тока (номинальный вторичный ток 5 А), А от 0,02 до 1000 Значение единицы младшего разряда, А    0,001

Коэффициенты трансформации внешнего трансформатора тока

(номинальный вторичный ток 5 А)    1, 2, 3, 4, 6, 8, 10, 15, 16, 20,

30, 40, 60, 80, 100, 120, 200 Рабочая область частот, Гц    от 47 до 63

Пределы допускаемой основной приведенной погрешности

измерения силы переменного тока    ± 0,5 %

За нормирующее значение при определении приведенной погрешности принимается верхнее значение диапазона измерений.

Пределы допускаемой дополнительной приведенной погрешности измерения силы переменного тока, вызванной изменением температуры окружающего воздуха от нормальной не превышают 0,5 предела допускаемой основной приведенной погрешности на каждые 10 °С изменения температуры.

Напряжение питания переменного тока, В    от 90 до 264

Частота напряжения питания, Гц    от 47 до 63

Напряжение питания постоянного тока, В    от 10 до 30

Габаритные размеры (ширина х высота х глубина), мм:

—    для исполнения Щ3    76*34*70

—    для исполнения Щ9    48*26*65 Масса, не более, кг 0,5

В соответствии с ГОСТ 14254-96 степень защищенности приборов от воздействия окружающей среды IP54 со стороны передней панели.

Нормальные условия применения:

—    закрытые взрывобезопасные помещения без агрессивных паров и

газов;

20 ± 5 до 80

от 84,0 до 106,7

газов;

от минус 20 до плюс 50 (по спецзаказу от минус 40) до 90 без конденсации (при температуре до + 30 °С) от 84,0 до 106,7 100000 10

—    температура окружающего воздуха, °С

—    относительная влажность воздуха, %

—    атмосферное давление, кПа Рабочие условия применения:

—    закрытые взрывобезопасные помещения без агрессивных паров и

—    температура окружающего воздуха, °С

—    относительная влажность воздуха, %

—    атмосферное давление, кПа Средняя наработка на отказ, не менее, ч Средний срок службы, не менее, лет

Знак утверждения типа

Знак утверждения типа наносится методом фотолитографии на лицевую панель приборов и типографским способом на титульный лист руководства по эксплуатации и паспорта.

Комплектность

Таблица 2 — Комплектность

Наименование	Количество
Прибор электроизмерительный цифровой (амперметр) ИТС-Ф1	1 шт.
Паспорт КУВФ.411135.002ПС	1 экз.
Руководство по эксплуатации КУВФ.411135.002РЭ	1 экз.
Методика поверки КУВФ.411135.001МП*	1 экз.

Примечание: * — по требованию заказчика.

Поверка

осуществляется по документу «Приборы электроизмерительные цифровые ИТС-Ф1, ИНС-Ф1, ИМС-Ф1. Методика поверки» КУВФ.411135.001МП, утвержденному ГЦИ СИ ФГУП «ВНИИМС» в марте 2012 г.

Средства поверки: калибратор универсальный Fluke 9100, калибратор переменного тока «Ресурс-К2».

Сведения о методах измерений

Сведения о методиках (методах) измерений приведены в руководстве по эксплуатации КУВФ. 411135.002РЭ.

Нормативные и технические документы, устанавливающие требования к приборам электроизмерительным цифровым (амперметрам) ИТС-Ф1

1.    ГОСТ 14014-91 Приборы и преобразователи измерительные цифровые напряжения, тока, сопротивления. Общие технические требования и методы испытаний».

2.    ГОСТ 22261-94 Средства измерений электрических и магнитных величин. Общие технические условия.

3.    ТУ 4221-001-46526536-2011 «Приборы электроизмерительные цифровые (амперметры) ИТС-Ф1. Технические условия».

Рекомендации к применению

— «выполнении работ по оценке соответствия промышленной продукции и продукции других видов, а также иных объектов установленным законодательством Российской Федерации обязательным требованиям».

Цифровые вольтметры в категории «Контрольно-измерительные приборы»

Цифровой вольтметр амперметр до 100В, 10А, LED ms

Доставка по Украине

286.49 грн

220.59 грн

Купить

Интернет Магазин MaxShop

Цифровой вольтметр амперметр ваттметр DC 0-100В 10А 1000Вт Deek-robot ms

Доставка по Украине

612. 38 грн

471.54 грн

Купить

Интернет Магазин MaxShop

Цифровой вольтметр амперметр до 100В, 10А, LED lb

Доставка по Украине

316 грн

243.32 грн

Купить

Цифровой вольтметр амперметр ваттметр DC 0-100В 10А 1000Вт Deek-robot lb

Доставка по Украине

642 грн

494.34 грн

Купить

Цифровой вольтметр амперметр до 100В, 10А, LED sp

Доставка по Украине

263.75 грн

203.09 грн

Купить

Shopeshop

Цифровой вольтметр амперметр ваттметр DC 0-100В 10А 1000Вт Deek-robot sp

Доставка по Украине

582.07 грн

448.19 грн

Купить

Shopeshop

Цифровой вольтметр амперметр до 100В, 10А, LED wb

Доставка по Украине

294 грн

226.38 грн

Купить

Цифровой вольтметр амперметр ваттметр DC 0-100В 10А 1000Вт Deek-robot wb

Доставка по Украине

612 грн

471.24 грн

Купить

Цифровой вольтметр амперметр до 100В, 10А, LED

Доставка из г. Ровно

по 150 грн

от 12 продавцов

150 грн

Купить

P&BShop

Цифровой вольтметр амперметр ваттметр DC 0-100В 10А 1000Вт Deek-robot

Доставка из г. Ровно

по 365 грн

от 15 продавцов

365 грн

Купить

P&BShop

Вольтметр в авто LED 4.5-30В цифровой электронный экран 1.5 см 0.56″

Доставка по Украине

199 грн

Купить

TEHNOBANK

Вольтметр цифровой для измерения переменного напряжения UNI-T UT18D

На складе

Доставка по Украине

2 193 грн

Купить

«Радио Маркет»

Цифровой вольтметр переменного тока UNI-T UT-632

На складе

Доставка по Украине

9 030 грн

Купить

«Радио Маркет»

Вольтметр цифровой UNI-T UT18C

На складе

Доставка по Украине

2 021 грн

Купить

«Радио Маркет»

Цифровой мультиметр (тестер, вольтметр) UT33D (3344) ms

Доставка по Украине

474. 43 грн

365.31 грн

Купить

Интернет Магазин MaxShop

Смотрите также

Цифровой вольтметр амперметр DC 0-100В 10А

На складе в г. Умань

Доставка по Украине

114 грн

Купить

Интернет-магазин «FreeBuy.in.ua»

Вольтметр цифровой переменного тока однофазный ВМ1

На складе в г. Харьков

Доставка по Украине

472 грн

Купить

Нововидео

Вольтметр цифровой 4.7 — 30В DC ЗЕЛЕНЫЙ

На складе в г. Умань

Доставка по Украине

48 грн

Купить

Интернет-магазин «FreeBuy.in.ua»

Бортовой вольтметр цифровой для постоянного тока Readytosky BX100 приборы для радиоуправляемых моделей

На складе в г. Днепр

Доставка по Украине

160 грн

Купить

MotoRC

Вольтметр цифровой 4.5-24В DC Красный с защелкам

На складе в г. Умань

Доставка по Украине

85 грн

Купить

Интернет-магазин «FreeBuy. in.ua»

Цифровой мультиметр (тестер, вольтметр) UT33D (3344) lb

Доставка по Украине

504 грн

388.08 грн

Купить

Цифровой мультиметр (тестер, вольтметр) UT33D (3344) sp

Доставка по Украине

475.95 грн

366.48 грн

Купить

Shopeshop

Цифровой вольтметр амперметр Vktech 0-100В 0-10А

На складе в г. Киев

Доставка по Украине

185.3 — 235.2 грн

от 2 продавцов

294 грн

235.20 грн

Купить

Big-Lavka

Цифровой вольтметр LED 4-40В электронный экран красный, постоянного напряжения, диапазон измерений 0-100В

На складе

Доставка по Украине

135 грн

Купить

NEKTAR

Цифровой вольтметр амперметр до 100В, 10А, LED

На складе в г. Ровно

Доставка по Украине

по 150 грн

от 2 продавцов

150 грн

Купить

Saga Market

Цифровой вольтметр амперметр до 100В, 10А, LED, 101230

На складе в г. Ровно

Доставка по Украине

160 грн

Купить

Интернет магазин » Горячий Стиль «

Вольтметр цифровой 4.7 — 30В DC КРАСНЫЙ

На складе в г. Умань

Доставка по Украине

48 грн

Купить

Интернет-магазин «FreeBuy.in.ua»

Цифровой вольтметр Lesko Charger doctor KW202 USB

На складе

Доставка по Украине

78.7 — 146 грн

от 8 продавцов

98 грн

81 грн

Купить

Фактория — персональная техника

Цифровой мультиметр (тестер, вольтметр) UT33D (3344) wb

Доставка по Украине

506 грн

389.62 грн

Купить

Принцип работы, типы, преимущества и применение

В области электрических и электронных технологий вольтметр является важным устройством, которое широко применяется в различных приложениях для измерения напряжения в вентилях. Эти вольтметры доступны в основном двух типов: аналоговые и цифровые. Аналоговые вольтметры состоят из стрелки, которая перемещается по циферблату в соответствии с измерением и отображает соответствующее показание. С развитием технологий и быстрым развитием цифровых систем аналоговые вольтметры заменяются цифровыми вольтметрами. Итак, сегодня эта статья посвящена объяснению принципа работы 9Цифровой вольтметр 0003 , его блок-схема, типы, преимущества и области применения.

Что такое цифровой вольтметр?

Подобно аналоговому вольтметру, цифровой вольтметр используется для измерения разности потенциалов между двумя определенными точками в электрической цепи. Напряжение, которое должно быть измерено, может быть переменным или постоянным током, а измеренное значение отображается в виде дискретных цифр. Цифровые дисплеи настолько точны, что не будет ошибок при наблюдении со стороны техников или операторов, а также не произойдет отклонения стрелки.

Цифровой вольтметр сокращенно DVM, и это устройство поддерживает множество приложений в различных областях. С прогрессирующими изменениями в технологии ИС появилась возможность уменьшить размер, цену и требования к мощности цифровых виртуальных машин. На точность цифрового вольтметра влияет несколько аспектов, таких как источник питания, изменение уровней входного импеданса и температура.

Высокоточные цифровые мультиметры поддерживают входное сопротивление в диапазоне 1 ГОм или более для минимальных уровней напряжения (которое < 20 В), тогда как менее точные цифровые мультиметры поддерживают входное сопротивление в диапазоне 10 МОм. Чтобы убедиться, что точность цифрового вольтметра находится в пределах допусков производителя, устройство необходимо регулярно калибровать по сравнению со стандартами напряжения.

Блок-схема цифрового вольтметра и принцип работы

В этом разделе описываются детали цифрового вольтметра и принцип работы устройства. На рисунке ниже показана блок-схема цифрового вольтметра .

Блок-схема DVM

Входной сигнал — это сигнал, подаваемый на вход устройства, для которого необходимо измерить уровень напряжения.

Генератор импульсов — это устройство источника напряжения, которое работает с переменным, постоянным или обоими подходами для получения выходного сигнала в виде прямоугольного импульса. Уровни частоты и ширины генерируемого прямоугольного импульса можно регулировать с помощью цифровых схем внутри генератора. Принимая во внимание, что уровни времени нарастания и спада управляются аналоговой схемой.

Логический элемент И . Как мы знаем, выход логического элемента И имеет ВЫСОКИЙ уровень только тогда, когда оба его входа имеют ВЫСОКИЙ уровень. Когда последовательность импульсов вместе с прямоугольным импульсом подается на вход логического элемента И, тогда выход имеет форму, в которой последовательность импульсов имеет ту же длительность, что и прямоугольный импульс.

Секция десятичного дисплея – Эта секция используется для подсчета общего количества импульсов и длительности между импульсами. Затем счетчик отображается на светодиодном или ЖК-экране после калибровки.

Теперь, работа DVM объясняется как следующим образом:

1. На вход генератора импульсов поступает сигнал неизвестного напряжения. Здесь выход представляет собой импульс, ширина которого совпадает с шириной входного сигнала.
2. Сгенерированный выход генератора импульсов подается как один вход на логический элемент И, а другой вход на логический элемент И представляет собой последовательность импульсов.
3. Выход логического элемента И представляет собой последовательность импульсов с положительной инициацией, ширина которой аналогична ширине импульса, выдаваемого генератором импульсов.
4. Теперь выход положительного запускаемого импульса подается на вход инвертора, который затем инвертирует выход логического элемента И.
5. Теперь выход инвертора передается на счетчик, где он подсчитывает общее количество срабатываний за указанную продолжительность. Это то же самое, что и входной сигнал.
6. Теперь, чтобы иметь точные измерения, счетчик должен быть откалиброван, и он показывает прямое значение напряжения в вольтах.

Принцип работы цифрового вольтметра видно, что он работает так же, как аналого-цифровой преобразователь, где он преобразует аналоговый входной сигнал в последовательность импульсов, а количество импульсов прямо пропорционально входному сигналу. Таким образом, DVM может быть построен даже с использованием методов аналого-цифрового преобразования.

Типы цифровых вольтметров

В зависимости от типа методов аналого-цифрового преобразования цифровые вольтметры подразделяются на различные типы, которые подробно описаны в следующем разделе.

Цифровой вольтметр линейного типа

Работа цифровых вольтметров линейного типа существенно зависит от измерения времени. Устройство состоит из генератора рампы, который вырабатывает сигнал, представляющий рампу. Из-за генератора рампы, используемого в этой схеме, устройство называется DVM типа рампы.

Тип линейного изменения DVM

Поскольку работа устройства зависит от измерения времени, считается, что сигнал линейного линейного напряжения преобразуется из уровня напряжения входного сигнала. Чтобы узнать временной интервал, в схеме используется электронный тип счетчика временных интервалов, где он отображает измерение в цифровом формате, указывая, таким образом, выход вольтметра.

1. Измерение напряжения в этом устройстве инициируется подачей неизвестного сигнала напряжения на секцию измерения дальности и ослабления, которая либо усиливает, либо ослабляет сигнал по мере необходимости.
2. Кроме того, от генератора линейного изменения учитывается либо положительный, либо отрицательный сигнал линейного напряжения. Рассмотрим сигнал с отрицательным линейным изменением, который будет сравниваться с неизвестным сигналом.
3. Усиленный или ослабленный сигнал подается на компаратор, который сравнивает линейный и неизвестный входные сигналы.
4. Во время сравнения, когда входное напряжение совпадает с линейным напряжением, генерируется импульс, открывающий вентиль. С течением времени линейное напряжение имеет тенденцию к уменьшению, пока не достигнет напряжения «0». Теперь компаратор заземления подает импульс на закрытие ворот.
5. Период времени между открытием и закрытием ворот называется интервалом времени стробирования . В течение этого временного интервала импульсы от тактового генератора проходят через вентиль, и они будут подсчитаны счетчиком и отображены.
6. Генератор генерирует тактовые импульсы, которым разрешено проходить через вентиль, к счетчику, где он является счетчиком общего количества импульсов, прошедших через вентиль.
7. Мультивибратор частоты дискретизации задает частоту, с которой инициируются циклы измерения, и используется для подачи начального импульса генератору линейного изменения для инициирования следующего сигнала линейного напряжения.

Цифровой вольтметр интегрирующего типа

Здесь устройство измеряет точное значение входного напряжения, соответствующее постоянному измерению времени. В этой схеме используется устройство преобразователя напряжения в частоту, работающее на систему управления с обратной связью.

Цифровой вольтметр интегрирующего типа

1. Неизвестное входное напряжение Vin подается на интегратор, а выходное напряжение Vout имеет тенденцию к росту, которое затем подается на датчик уровня.
2. Когда выходное напряжение достигает определенного опорного уровня, детектор передает импульс на вентиль генератора импульсов.
3. Выходной сигнал интегратора теперь сравнивается с напряжением фиксированного уровня внутреннего эталонного источника, и когда Vout достигает фиксированного уровня напряжения, детектор выдает выходной импульс.
4. Выходной сигнал детектора уровня открывает ворота, которые позволяют импульсам, генерируемым генератором, проходить через генератор импульсов. Генератор импульсов работает как триггер Шмитта, обеспечивая фиксированную ширину и амплитуду для каждого принимаемого им импульса. Итак, теперь вход интегратора имеет противоположную полярность. Из-за этого выходное напряжение Vout возвращается к исходному напряжению.
5. Поскольку выходное напряжение меньше опорного напряжения детектора уровня, генератор импульсов не получает выходной сигнал от детектора, и вентиль переходит в отключенное состояние. Тогда как, когда импульс проходит через генератор, Vin возвращается к исходному значению и имеет тенденцию к увеличению. Это повторяет цикл и показывает пилообразную форму волны.
6. Таким образом, для каждого цикла пилообразной волны генерируется импульс и общее количество импульсов, генерируемых за определенный период времени. Это известно путем подсчета импульсов в заданном временном интервале.
7. Селектор базы времени получает входные данные от генератора, который выбирает коэффициент заполнения требуемых импульсов. Первый импульс проходит через вентиль Старт/Стоп, а выходной сигнал от него передается на главный вентиль, что означает, что выход генератора импульсов также проходит через главный вентиль.
8. Последующий импульс от селектора временной шкалы останавливает ворота Start/Stop, тем самым отключая и основные ворота. При этом счетчик отображает общее количество импульсов, прошедших за указанный период времени, что является измерением напряжения, которое необходимо измерить.

Цифровой вольтметр последовательного приближения

В этом типе цифрового вольтметра выходной сигнал ЦАП сравнивается с неизвестным напряжением, и устройство может измерять 100 показаний в секунду.

DVM последовательного приближения

1. Это устройство имеет входной усилитель для выбора требуемого диапазона входного напряжения и устранения любых уровней шума. Из секции усилителя вход подается на компаратор с помощью схемы S/H
.
2. Регистр управления (SAR) получает 8 бит на вход от схемы счетчика после каждого тактового импульса, который затем подается на ЦАП, который преобразует полученный сигнал в аналоговое напряжение.
3. Теперь компаратор получает аналоговый сигнал в качестве второго входа, и выход логического элемента И становится логической «1», когда выход компаратора положительный.
4. В конце получен цифровой вывод из управляющего регистра. Входные уровни изменяются из-за оцифровки, и чтобы избавиться от этой ошибки, помещается схема выборки и хранения.
5. Например, рассмотрим ввод как 8 бит. В самом первом тактовом импульсе регистр управления устанавливает старший бит D7 в 1, что дает выход регистра управления как 10000000.
6. Когда Vout > Vin, выход компаратора отрицательный, и это сбрасывает бит D7.
7. Когда Vout < Vin, выход компаратора положителен, и это устанавливает бит D7. Аналогичным образом устанавливаются биты с D7 по D0, и процесс продолжается. Итак, 8-битный ввод преобразуется

SAR в рабочем состоянии

Интегрирующий цифровой вольтметр с двойной характеристикой

Ниже приведена блок-схема, поясняющая работу интегрирующего цифрового вольтметра с двойной характеристикой.

DVM с двойным наклоном и интегрированием

Здесь неизвестное напряжение подается на вход схемы интегратора через переключатель «S» в течение определенного периода времени. Этот период времени известен путем измерения тактовой частоты в устройствах десятичного счета.

В течение этого периода времени C заряжается пропорционально входному напряжению Vx. По истечении периода времени T переключатель «S» будет сдвинут с Vx на Vref, который имеет полярность, противоположную Vx. Зарядка конденсатора со временем имеет тенденцию к уменьшению и, наконец, появляется в виде нисходящего линейного пилообразного напряжения.

Затем для второго периода времени (известное напряжение) записывается Vref для неизвестного времени «t». Здесь «t» определяется путем подсчета количества синхронизирующих импульсов от часов до тех пор, пока напряжение на конденсаторе не достигнет своего базового эталона. Это приводит к отрицательному наклону, который пропорционален величине напряжения входного сигнала и является постоянным.

Итак, это типы цифровых вольтметров, которые используются для измерения значений напряжения, сопротивления и силы тока.

Преимущества

По сравнению с цифровыми вольтметрами аналогового типа цифровые вольтметры имеют многочисленные преимущества. Ниже приведены несколько преимуществ цифрового вольтметра .

• При использовании цифровых вольтметров ошибки, допущенные человеком, могут быть устранены, что приводит к точным и точным показаниям.
• Показания можно снимать без влияния внешних условий, таких как атмосфера, температура и т.д.
• DVM обеспечивают повышенную надежность, стабильность и надежность.
• Для получения показаний не требуется ручное вмешательство.
• Выходные данные цифровых виртуальных машин могут быть переданы на устройства памяти для хранения.
• Цифровые вольтметры универсальны и недороги.
• DVM работают с минимальным энергопотреблением.

Недостатки цифрового вольтметра

Несмотря на различные преимущества цифрового вольтметра, эти устройства также имеют недостатки, а именно:

• DVM работают либо от внешнего источника питания, либо от батарей, а выходные данные зависят от типа используемого источника питания.
Цифровые вольтметры
• включены в схемы оцифровки, что снижает скорость работы.
• Когда уровень напряжения превышает указанный предел, это приводит к повреждению устройства.
• Цифровые вольтметры могут нагреваться при длительном использовании, что приводит к неправильным показаниям.
• При наличии флуктуирующих показаний цифровые виртуальные машины не могут их рассчитать и даже отображают выходные данные с неправильными показаниями.
• DVM сложно наблюдать скачки переходного напряжения.

Приложения

Применение DVM:

1. С помощью цифрового вольтметра можно легко узнать фактические уровни напряжения различных компонентов.
2. По известным значениям напряжения от DVM можно найти уровни тока.
3. С помощью цифрового вольтметра можно проверить, есть питание в цепи или нет.
4. Использование цифрового вольтметра может помочь узнать, разряжена или заряжена батарея.

Что можно измерить цифровым вольтметром?

С помощью цифрового вольтметра можно узнать разность потенциалов между двумя точками в любой электрической цепи.

Для чего используется цифровой вольтметр?

Цифровой вольтметр используется для измерения напряжения в цепях переменного или постоянного тока. Показания могут быть такими точными и точными.

Какой диапазон цифровых вольтметров?

Диапазон входного напряжения варьируется от 1 до 1000 вольт. Он состоит либо из выбора автоматического диапазона, либо из индикации перегрузки.

Каковы характеристики цифрового вольтметра, используемого в типичном цифровом мультиметре?

Цифровой вольтметр является чувствительным к напряжению прибором, и при использовании в любом устройстве он показывает показания напряжения в числовой форме, не показывая отклонения стрелки.

Итак, это все о концепции DVM. В этой статье объясняется принцип работы цифрового вольтметра, его блок-схема, типы, преимущества и использование. В дополнение к вышеуказанным концепциям, ноу-хау сконструирован цифровой вольтметр непрерывного балансового типа?

Цифровой вольтметр | Как это работает, типы, преимущества, недостатки,

25 июля 2020 г. от Манси Шривастава

ЦИФРОВОЙ ВОЛЬТМЕТР –

В этом обзоре будет представлена ​​информация о цифровом вольтметре . Прочитав статью, вы узнаете о значении, типах и работе цифрового вольтметра.

Кроме того, изучите преимущества и недостатки цифрового вольтметра.

Кроме того, мы включили разницу между аналоговым и цифровым вольтметром, чтобы вы лучше поняли.

Что такое цифровой вольтметр?

Цифровой вольтметр — это электрический измерительный прибор, который измеряет разность потенциалов между двумя точками цепи.

Измеряемое напряжение может быть переменным или постоянным. Аббревиатура, используемая для обозначения цифрового вольтметра, — DVM.

В цифровом вольтметре измеряемое значение переменного или постоянного напряжения отображается в виде дискретного числового значения, в отличие от отклонения стрелки на непрерывной шкале в случае аналоговых вольтметров.

Цифровой вольтметр измеряет неизвестное входное напряжение путем преобразования напряжения в цифровое значение.

Цифровой вольтметр был изобретен Эндрю Кеем в 1954 году.

Как работает цифровой вольтметр?

Данная диаграмма поможет вам лучше понять работу DVM.

Термины, упомянутые на схеме выше, следующие:-

Входной сигнал: Это сигнал или напряжение, которое необходимо измерить.

Генератор импульсов: является источником напряжения и генерирует прямоугольный импульс с использованием аналогового, цифрового или обоих методов. Цифровая схема внутри контроллера управляет частотой и шириной прямоугольного импульса. Аналоговая схема управляет временем нарастания и спада.

И : Обеспечивает высокий выходной сигнал в случае высокого уровня обоих входов. Когда в него вводится импульс серии вместе с прямоугольным импульсом, логический элемент И обеспечивает выход, который имеет импульс серии. Они имеют такую ​​же длительность, как и прямоугольные импульсы от генератора импульсов.

Десятичный дисплей: Десятичный дисплей подсчитывает количество импульсов и продолжительность импульсов. Затем он отображает значение напряжения на экране дисплея, который может быть жидкокристаллическим или светодиодным, после его калибровки.

Работа цифрового вольтметра заключается в преобразовании аналогового сигнала в последовательность импульсов. Количество импульсов пропорционально входному сигналу. Таким образом, цифровой вольтметр может быть изготовлен с использованием любого метода аналого-цифрового преобразования.

Первоначально на генератор импульсов подается сигнал напряжения. Он генерирует импульс с шириной, пропорциональной входному сигналу.

Затем выходной сигнал, полученный от генератора импульсов, подается на логический элемент И через его одну ногу. Входной сигнал подается на другую ногу логического элемента И, которая представляет собой последовательность импульсов.

Выходной сигнал, полученный от логического элемента И, представляет собой положительную последовательность с длительностью, равной ширине импульсов, генерируемых генератором импульсов. Положительный ряд подается на инвертор, который преобразует его в отрицательный.

Выход инвертора подается на счетчик. Он подсчитывает количество триггеров по продолжительности, пропорциональной входному сигналу. Счетчик отображает напряжение в вольтах сразу после его калибровки.

Какие существуют типы цифровых вольтметров?

Существуют различные типы цифровых вольтметров. Классификация основана на различных методах преобразования переменного и постоянного тока.

Мы рассмотрели различные типы цифровых вольтметров, а именно:

Тип DVM с линейным изменением

Работа цифрового вольтметра с линейным изменением в первую очередь зависит от измерения времени. Имеется генератор рампы, который генерирует сигнал, представляющий рампу.

Важнейшим элементом схемы вольтметра этого типа является линейный генератор; поэтому он называется цифровым вольтметром линейного типа.

Основной принцип работы цифрового вольтметра линейного типа основан на измерении времени, в течение которого линейное линейное напряжение преобразуется из уровня входного напряжения.

Для измерения временного интервала используется электронный счетчик временных интервалов. Результат счета или измерения отображается цифрами в виде выходных данных вольтметра.

Интегрирующий цифровой вольтметр с двойным наклоном

В цифровом вольтметре с двойным наклоном интегрирующего типа входное напряжение интегрируется с наклоном выходного сигнала интегратора, пропорциональным испытательному входному напряжению.

Через определенное время входное напряжение отключается. Вход интегратора подключен к отрицательному напряжению, что приводит к тому, что выход интегратора имеет отрицательный наклон.

Отрицательный наклон пропорционален величине входного напряжения и является постоянным.

Цифровой вольтметр интегрирующего типа с двумя наклонами имеет следующие основные блоки:

• Операционный усилитель, используемый в качестве интегратора

• Компаратор уровней

• Генератор для генерации временных импульсов 9088
  • Десятичный счетчик
  • Блок логической схемы
  Интегрирующий тип DVM

  Цифровой вольтметр интегрирующего типа измеряет истинное значение входного напряжения в течение фиксированного времени измерения.

  Используемый метод интегрирования использует преобразование напряжения в частоту, а преобразователь напряжения в частоту действует как система управления с обратной связью.

  Этот первичный элемент системы определяет скорость генерации импульсов и пропорционален величине приложенного входного напряжения.

  В методе преобразования напряжения в частоту генерируется последовательность импульсов, частота которых зависит от измеряемого напряжения.

  Эти импульсы появляются через определенный интервал времени и учитываются. Частота импульсов зависит от входного напряжения, а количество импульсов указывает на входное напряжение.

  Цифровой вольтметр последовательного приближения

  Цифровой вольтметр последовательного приближения сравнивает выходной сигнал цифроаналогового преобразователя с неизвестным напряжением.

  Этот тип вольтметра может производить 100 показаний в секунду.

  Сначала на мультивибратор подается стартовый импульс. Для этого MSB регистра управления устанавливается в высокие уровни, а все остальные биты устанавливаются в низкие.

  Окончательное приближение входного напряжения отображается на выходе в цифровом формате в регистре управления.

  Каковы преимущества цифрового вольтметра?

  Цифровой вольтметр обладает множеством преимуществ. Есть много преимуществ цифрового вольтметра по сравнению с аналоговыми вольтметрами.

  Мы собрали несколько преимуществ цифровых вольтметров, а именно:

  • Вам не нужно вычислять показания вручную, чтобы получить показания напряжения, сопротивления или силы тока, в отличие от аналоговых вольтметров
  • Цифровые вольтметры обеспечить точное и сгенерированное компьютером чтение на экране, что устраняет ошибки, которые могут возникнуть в случае чтения человеком
  • Они обеспечивают точные и быстрые показания по сравнению с показаниями аналогового вольтметра
  • Цифровые вольтметры не требуют выполнения расчетов и более стабильны, надежны и надежны
  • Цифровые вольтметры обеспечивают точные результаты и не зависят от компетентности считывателей, как в случае считывания аналогового вольтметра
  • Цифровые вольтметры экономичны и имеют меньшие размеры, что делает их простыми в обращении и использовании
  • Цифровые вольтметры имеют функцию измерения как переменного, так и постоянного напряжения
  • В некоторых последних цифровых вольтметрах есть микроконтроллеры, с помощью которых можно сохранять показания для дальнейшей обработки
  Каковы недостатки цифрового вольтметра?

  Несмотря на ряд преимуществ, у цифровых вольтметров есть и определенные недостатки. Есть определенные недостатки DVM по сравнению с аналоговыми вольтметрами.

  Ниже перечислены недостатки, которыми обладает цифровой вольтметр:

  • Цифровые вольтметры работают от внешней батареи или источника питания, и дисплей зависит от этого
  • Цифровые вольтметры могут нагреваться при измерении напряжение, которое может привести к неправильным показаниям
  • В случае колебаний показаний цифровой вольтметр не может измерить колебания, а покажет неверные показания или ошибку. Однако аналоговый вольтметр может измерить эти колебания
  • Если напряжение выходит за установленные пределы, цифровые вольтметры могут выйти из строя. скорость операций
  Разница между аналоговым вольтметром и цифровым вольтметром

   Существует два основных типа вольтметра: аналоговый и цифровой вольтметр. Они оба отличаются определенным образом, который мы обсудили ниже.

  Разница между аналоговым и цифровым вольтметром приведена ниже следующим образом:-

  Основы различия	. используется для измерения напряжения или изменения напряжения в цепи.	Цифровой вольтметр — это устройство, используемое для измерения напряжения или разности потенциалов в вольтах в цепи.
  Представление	Отображение показаний или представление с использованием указателя или стрелки, закрепленной на калиброванной шкале.	Отображение показаний или представление в цифровой форме.
  Типы	Типы аналоговых вольтметров следующие: Приборы с подвижной катушкой Приборы с подвижным железом Электростатические вольтметры0474
  Programming	Analogue voltmeters cannot be programmed	Digital voltmeters can be programmed
  Overload indication	Analogue voltmeters do not have any overload indication	There is an overload indication in the digital voltmeters
  Чувствительность	Эти вольтметры имеют меньшую чувствительность	Уровень чувствительности больше у цифровых вольтметров
  Скорость	Аналоговые вольтметры обеспечивают меньшую скорость работы	Цифровые вольтметры обеспечивают большую скорость работы
  Диапазон измерения	Количество диапазонов измерения меньше в этих вольтметрах	В цифровых вольтметрах количество диапазонов измерения больше
  Оцифровка сигнала	Аналоговые вольтметры не требуют оцифровки сигнала	Эти вольтметры требуют оцифровки сигнала
  Разрешение	Эти вольтметры имеют низкое разрешение	Цифровые вольтметры имеют высокое разрешение

  Манси Шривастава

  Здравствуйте! Меня зовут Манси Шривастава, у меня есть талант к письму.