Электронный вольтметр: принцип работы, виды и применение

Что такое электронный вольтметр. Как работает цифровой вольтметр. Какие бывают виды электронных вольтметров. Для чего нужен и как правильно использовать вольтметр. Как выбрать подходящую модель.

Что такое электронный вольтметр и как он работает

Электронный вольтметр — это прибор для измерения напряжения в электрических цепях, в котором используются электронные компоненты и схемы. В отличие от аналоговых стрелочных приборов, электронные вольтметры обладают рядом важных преимуществ:

• Высокое входное сопротивление (не оказывают влияния на измеряемую цепь)
• Широкий диапазон измеряемых напряжений
• Высокая точность измерений
• Возможность измерения как постоянного, так и переменного напряжения
• Цифровая индикация результата измерения

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

• Входной делитель напряжения
• Усилитель
• АЦП
• Микроконтроллер
• Цифровой дисплей

Измеряемое напряжение через делитель и усилитель поступает на вход АЦП, который преобразует его в цифровой код. Микроконтроллер обрабатывает полученные данные и выводит результат измерения на цифровой дисплей.

Основные виды электронных вольтметров

Существует несколько основных типов электронных вольтметров:

1. Вольтметры постоянного тока

Предназначены для измерения напряжения постоянного тока. Имеют высокое входное сопротивление (десятки мегаом) и широкий диапазон измерений (от милливольт до сотен вольт).

2. Вольтметры переменного тока

Используются для измерения действующего значения напряжения переменного тока. Могут работать в широком частотном диапазоне (от единиц Гц до сотен МГц).

3. Универсальные вольтметры

Комбинированные приборы, позволяющие измерять напряжение как постоянного, так и переменного тока. Часто имеют дополнительные функции (измерение силы тока, сопротивления и т.д.).

4. Импульсные вольтметры

Специализированные приборы для измерения амплитуды и других параметров импульсных сигналов.

5. Селективные вольтметры

Предназначены для измерения напряжения в узкой полосе частот. Применяются при анализе спектра сигналов.

Области применения электронных вольтметров

Электронные вольтметры нашли широкое применение в различных сферах:

• Радиоэлектроника и приборостроение
• Телекоммуникации
• Энергетика
• Автомобильная электрика
• Бытовая техника
• Научные исследования

Они используются для настройки и диагностики электронных устройств, контроля параметров электросетей, измерений в лабораторных условиях и т.д.

Как правильно пользоваться электронным вольтметром

Чтобы корректно измерить напряжение электронным вольтметром, необходимо соблюдать следующие правила:

1. Выбрать подходящий предел измерения (должен быть больше ожидаемого значения напряжения)
2. Правильно подключить щупы прибора к измеряемой цепи (соблюдая полярность для постоянного тока)
3. Включить прибор и дождаться стабилизации показаний
4. При необходимости скорректировать предел измерения для получения максимально точного результата
5. После завершения измерений отключить прибор от сети

Важно помнить о технике безопасности при работе с электрическими цепями и не превышать допустимые пределы измерения вольтметра.

На что обратить внимание при выборе электронного вольтметра

При выборе электронного вольтметра следует учитывать следующие характеристики:

• Диапазон измеряемых напряжений
• Точность измерений
• Входное сопротивление
• Частотный диапазон (для вольтметров переменного тока)
• Дополнительные функции (измерение тока, сопротивления и т.д.)
• Тип питания (от сети или автономное)
• Габариты и вес (для портативных моделей)

Выбор конкретной модели зависит от специфики решаемых задач и условий эксплуатации прибора.

Популярные модели электронных вольтметров

Среди широко используемых моделей электронных вольтметров можно выделить:

• Fluke 175 — универсальный цифровой мультиметр с функцией вольтметра
• АКТАКОМ АВМ-4401 — прецизионный вольтметр постоянного и переменного тока
• UNI-T UT61E — бюджетный цифровой мультиметр с функцией вольтметра
• Keysight 34461A — высокоточный лабораторный цифровой мультиметр
• В7-78/1 — универсальный вольтметр российского производства

Эти модели отличаются надежностью, точностью измерений и широким набором функций.

Заключение

Электронные вольтметры являются незаменимым инструментом для измерения напряжения в современной электронике и электротехнике. Благодаря высокой точности, широкому диапазону измерений и дополнительным функциям, они позволяют эффективно решать самые разнообразные измерительные задачи. При выборе конкретной модели важно учитывать специфику планируемых измерений и требования к точности результатов.

ВОЛЬТМЕТР ЭЛЕКТРОННЫЙ — это… Что такое ВОЛЬТМЕТР ЭЛЕКТРОННЫЙ?

ВОЛЬТМЕТР ЭЛЕКТРОННЫЙ

аналоговый — электронный прибор для измерений электрич. напряжения, состоящий из электронных блоков (выпрямителя, усилителя) и измерит. механизма пост. тока (напр., магнитоэлектрического измерительного прибора). Различают В. э. для измерений пост. и перем. напряжения, а также универсальные. По принципу действия В. в. перем. напряжения могут реагировать на среднее, действующее или амплитудное значения, но их шкалы обычно градуированы в действующих (среднеквадратических) значениях синусоид, напряжения. К В. э. относятся также импульсные вольтметры, предназнач. для измерений амплитуд импульсов. Расширение пределов измерений достигается с помощью усилителей и делителей напряжения. Осн. достоинства: малое собств. потребление мощности и широкий диапазон частот (от 20 Гц до неск.

ГГц). Существуют также цифровые В. э. (см. Цифровой измерительный прибор).

Большой энциклопедический политехнический словарь. 2004.

• ВОЛЬТМЕТР
• ВОЛЬТОВА ДУГА

Смотреть что такое «ВОЛЬТМЕТР ЭЛЕКТРОННЫЙ» в других словарях:

• электронный вольтметр — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN thermionic voltmetertube voltmetervacuum tube voltmetervalve… …   Справочник технического переводчика

• ЭЛЕКТРОННЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРИБОР — прибор, измерит. цепи к рого содержат электронные (полупроводниковые или ламповые) элементы; используется для измерений практически всех электрич. величин, а также неэлектрич. величин, предварительно преобразованных в электрические. Обладает… …   Физическая энциклопедия

• Вольтметр — Два цифровых вольтметра. Верхний   коммерческая модель. Нижний сконструировали студенты Берлинского технического университета Вольтметр (вольт + гр. μετρεω измеряю)  измерительный при …   Википедия

• электронный пиковый вольтметр — elektroninis amplitudinis voltmetras statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Elektroninis voltmetras pulsuojančiosios įtampos didžiausiai akimirkinei vertei matuoti. atitikmenys: angl. electronic peak reading voltmeter vok.… …   Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

• электронный вольтметр — elektroninis voltmetras statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Elektroninis įtampos matuoklis. atitikmenys: angl. electronic voltmeter vok. elektronischer Spannungsmesser, m; elektronisches Voltmeter, n rus. электронный… …   Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

• электронный пиковый вольтметр — elektroninis amplitudinis voltmetras statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. electronic peak reading voltmeter vok. elektronisches Voltmeter mit Spitzenablesung, n rus. электронный пиковый вольтметр, m pranc. voltmètre électronique à… …   Fizikos terminų žodynas

• электронный вольтметр — elektroninis voltmetras statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. electronic voltmeter vok. elektronischer Spannungsmesser, m; elektronisches Voltmeter, n rus. электронный вольтметр, m pranc. voltmètre électronique, m …   Fizikos terminų žodynas

• ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ — измерение электрических величин, таких, как напряжение, сопротивление, сила тока, мощность. Измерения производятся с помощью различных средств измерительных приборов, схем и специальных устройств. Тип измерительного прибора зависит от вида и… …   Энциклопедия Кольера

• КУМЕТР — (измеритель добротности), прибор для измерения добротности Q элементов электрич. цепей: катушек индуктивности, конденсаторов, колебат. контуров и др. Действие К. основано на резонансном методе измерений: при резонансе напряжения в колебат.… …   Физическая энциклопедия

• ГЕНЕРАТОР ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ — мера, воспроизводящая дискретный или непрерывный ряд значений параметров перем. электрич. величины (напряжения, тока) в определ. диапазоне. Применяется в измерит. практике, а также для поверки и регулировки радиотехнических и вычислительных… …   Физическая энциклопедия

структурная схема электронных встраиваемых мини-вольтметров постоянного тока и других моделей. Принцип их работы

На первый взгляд может показаться, что вольтметр является узкоспециализированным прибором. Но на самом деле он может быть более востребован и иметь множество применений в быту. Особенно это относится к радиолюбителям и владельцам автомобилей. К примеру, с помощью данного аппарата можно настроить собранную электронную конструкцию, измерить вольтаж аккумулятора и напряжение домашней электросети.

Наиболее популярной разновидностью сегодня считаются цифровые вольтметры. В этой статье мы подробно разберем их особенности, рассмотрим разновидности, а также расскажем о том, как настраивать аппарат и правильно его использовать.

Особенности и технические характеристики

Основным применением цифровых вольтметров является проверка напряжения в электрической цепи. Главной особенностью такого прибора является удобство и простота эксплуатации. Также он отличается высокими показателями внутреннего сопротивления, что обеспечивает точность измерений.

К главным техническим характеристикам вольтметра относятся следующие.

• Диапазон измерений: у цифровых моделей он составляет от 1мВ до 1 кВ. Этого вполне достаточно для проведения большинства замеров. Однако бывает и такое, что необходимо измерить крайне низкое напряжение или слишком высокое. Для этих целей требуются более сложные вольтметры.
• Допустимая погрешность: чем меньше этот показатель, тем точнее получаемые результаты. Данная характеристика устанавливается производителем после первых испытаний и обычно указывается в процентах.
• Внутреннее сопротивление: чем оно выше, тем точнее вольтметр. Аппараты с высоким сопротивлением практически не влияют на электроцепь.
• Диапазон частот переменного напряжения.

Эти характеристики вы сможете найти в описании к той или иной модели вольтметра.

Сердцем аппарата, которое отвечает за вычисления, является структурная схема. О принципе ее работы мы поговорим далее. Для визуализации полученных данных многие цифровые вольтметры используют индикатор.

Принцип работы

В основе той самой схемы цифрового прибора лежат дискретные величины. К основным составляющим схемы относятся:

• входное устройство;
• аналого-цифровой преобразователь;
• цифровое отсчетное устройство;
• управляющее устройство.

Входное устройство, играющее первостепенную роль в этой конструкции, оснащено делителем напряжения. Также оно выступает в роли преобразователя. Проходя через него, переменный ток превращается в постоянный. Аналогово-цифровой преобразователь изменяет аналоговый сигнал. На выходе получается цифровой код. Если модель поддерживает двоичные числа, процесс измерения проходит гораздо быстрее.

Старые аппараты поддерживали исключительно десятичный код.

Полученный после преобразования код поступает в отсчетное устройство, которое регистрирует измеряемую величину. Для объединения всех узлов вольтметра используется управляющее устройство.

Точность измерений вольтметра также зависит от стабильности опорного напряжения. Поэтому следует учитывать порог прецизионного делителя во входном устройстве и защиту от помех в цепочке. Во время проведения лабораторных исследований точность замеров можно значительно увеличить с помощью фильтра в начале электрической цепи.

Тем не менее полностью исключить погрешности невозможно, можно лишь свести их к минимуму.

Дело в том, что источник питания вызывает помехи, изменяющие параметры сопротивления. Из-за этого показатели значительно уменьшаются.

Не стоит забывать, что точность выводимых вольтметром показаний зависит от их градуировки. Градуировка представляет собой совокупность действий по сопоставлению шкалы прибора с измеряемой величиной. Как правило, эта процедура выполняется в заводских условиях. Для этого сравниваются значения настраиваемого вольтметра и эталонного аппарата с самыми высокими показателями точности.

Обзор видов

Вольтметр не является многофункциональным приспособлением. Он выполняет лишь одну задачу – измерение напряжения электрической цепи. Однако на сегодняшний день было изобретено немало разновидностей вольтметров. Их классификация зависит от характеристик, которые берутся во внимание.

Давайте рассмотрим основные виды и параметры, по которым они подразделяются. Наиболее важный из них – это принцип работы. В зависимости от него вольтметры бывают двух типов:

• электромеханические – электромагнитные и магнитоэлектрические;
• электронные – аналоговые и цифровые.

Электромагнитные аппараты считаются самыми дешевыми и наиболее простыми.

Но из-за высокой индуктивности собственных обмоток заметно страдает точность измерений. Такие приборы чаще всего встречаются на электроподстанциях.

Магнитоэлектрические, наоборот, наименее доступны и применяются в основном для лабораторных исследований. Но не будем надолго останавливаться на этих разновидностях, так как речь идет о цифровых вольтметрах, а значит, нас интересуют только электронные. Электронный аппарат имеет табло для вывода результатов. На аналоговых устройствах оно состоит из шкалы и стрелки. На цифровых – представляет собой светодиодный дисплей.

Следующий рассматриваемый параметр – это назначение. Согласно ему, электронный вольтметр разделяется на:

• прибор для измерения напряжения постоянного тока;
• прибор для измерения напряжения переменного тока;
• универсальный прибор для измерения обоих типов напряжения, с возможностью переключения режимов;
• импульсный прибор для замеров одиночных импульсов.

Вольтметры для измерения постоянного тока бывают:

• выпрямительными;
• квадратичными.

Для измерения напряжения переменного тока в трехфазной сети применяется трехфазный вольтметр.

Особой разновидностью электронных вольтметров являются приборы с время-импульсным преобразованием. Они фиксируют напряжения только в определенные отрезки времени. Дополнительно аппарат учитывает импульсные колебания и среднюю частоту напряжения.

Вольтметры с двойным интегрированием предназначены для работы с постоянным током. Они основываются на принципе периодического повторения, при котором исходный код в цепи возвращается автоматически.

Дополнительно вольтметры разделяются по способу установки:

• стационарные;
• щитовые;
• переносные.

К переносным относятся, например, миниатюрный и розеточный аппараты. Последний работает от электросети, мини-вольтметр работает на батарейках. Среди владельцев автомобилей востребована современная разновидность – круглый портативный вольтметр со светодиодным табло. Он легко позволяет замерить напряжение автомобильного аккумулятора.

Отдельно можно приобрести встраиваемые приборы. Они предназначены для тех блоков питания, которые производитель не оснащает вольтметром.

Как выбрать?

Широкий выбор моделей, представленных на современном рынке, позволяет подобрать вольтметр, соответствующий любым запросам и финансовым возможностям. О главных технических характеристиках, которые нужно учитывать при выборе в первую очередь, мы уже рассказали выше. Также следует выбирать аппарат, соответствующий своей области применения.

Но даже с учетом этих критериев круг выбора остается довольно широким. Мы рекомендуем обратить внимание на следующие бренды:

• «Актаком» – Россия;
• «АКИП» – Россия;
• Circutor S. A. – Испания;
• Good Will Instrument Co. – Тайвань;
• Agilent – США.

Под этими торговыми марками выпускаются в основном качественные разнообразные приборы по доступным ценам.

Однако это лишь малая часть производителей, выпускающих качественную технику для замеров.

Как пользоваться?

Эксплуатация вольтметра допускается только при соблюдении трех важных условий. К ним относятся:

• соответствие возможностей аппарата напряжению в участке цепи;
• соответствие типу напряжения, которое может быть постоянным или переменным;
• верное положение, в котором должен находиться вольтметр для корректной работы (вертикальное или горизонтальное, данная информация указывается на корпусе прибора).

Аналоговые вольтметры также требуют предварительной настройки.

Но в этот раз мы говорим о цифровых устройствах, которые в этом не нуждаются, что является еще одним доказательством удобства и простоты использования. Весь процесс измерения напряжения цифровым вольтметром можно разделить на 3 шага.

1. Подсоединить провода. Для этого на цифровых моделях имеются специальные разъемы и гнезда. Установить переключатель в положение «включено».
2. Если вольтметр является универсальным, установить тип напряжения и диапазон значений. При неизвестных значениях можно обозначить максимальный предел, а затем плавно его снижать до выявления читаемых значений.
3. Установить параллельное подключение щупов к проводникам на выбранном участке цепи.

Как видите, процесс не так сложен и не занимает большого количества времени.

Однако стоит соблюдать осторожность. Халатное отношение может не только повредить устройство, но и нанести вред здоровью человека.

Вот самые распространенные ошибки, которые совершаются при замерах.

1. Переход с одного участка цепи на другой без переустановки значений или типа напряжения. Вольтметр может перегреться и даже сгореть.
2. Из-за внешнего сходства вольтметр можно легко перепутать с амперметром.
3. При длительной эксплуатации изоляция проводов на щупах приходит в негодность и проводник оголяется. Это может привести к поражению оператора электрическим током. Поэтому нужно регулярно осматривать аппарат на предмет повреждений.
4. Некоторые покупатели предпочитают экономить на подобной технике, покупая дешевые аппараты от неизвестных производителей. Велик риск потратить деньги на непригодный для измерений вольтметр. Такие устройства лучше приобретать в специализированных магазинах. Лучше всего если товары имеют сертификат качества и гарантийный срок.

В целом это все, что нужно знать о вольтметре для его домашнего использования.

Данный прибор является очень полезным и ему всегда найдется применение. Так что эта покупка стоит того.

Тем не менее, если работать приходится с электричеством, необходимо соблюдать предельную внимательность и быть подготовленными. Обязательно ознакомьтесь с прилагаемой инструкцией и техническими характеристиками именно вашей модели.

В следующем видео вы узнаете, как подключить цифровой вольтметр с тремя проводами.

Электронный цифровой вольтметр — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Электронный цифровой вольтметр

Cтраница 1

Электронные цифровые вольтметры выполняются с образцовой мерой напряжения или с образцовой мерой времени.  [1]

Электронные цифровые вольтметры чаще всего являются приборами уравновешивающего преобразования, в которых преобразование аналоговой величины в цифру достигается уравновешиванием измеряемого напряжения. Это уравновешивание может быть как плавным, так и дискретным.  [3]

Электронный цифровой вольтметр ЭЦПВ-1, предназначенный для измерения напряжения постоянного тока в пределах от — 100 до 100 в, состоит из собственно вольтметра ЭЦВ, регистрирующей приставки СДУ-132 и блока питания ЭСВ-1М. Блок-схема его показана на рис. VI-27. Пусковой импульс датчика ДИ запускает генератор линейно-падающего напряжения ГПН. С появлением линейно-падающего напряжения открывается ключ К, пропускающий импульсы генератора стабильной частоты ГС в счетчик Сч. В момент равенства Ux и UK сравнивающее устройство НО выдает потенциал отрицательной полярности, который закрывает ключ, и поступление импульсов на счетчик прекращается.  [4]

Электронный цифровой вольтметр типа ЭЦВ-3 представляет собой многопредельный быстродействующий вольтметр высокой точности с автоматизированным процессом выбора предела измерения и определения полярности.  [5]

Электронным цифровым вольтметром называется прибор, состоящий из аналого-цифрового преобразователя ( АЦП) и цифрового индикатора. В цифровом вольтметре измеряемое напряжение автоматически сравнивается с опорным и готовый результат высвечивается в цифровой форме. В современных цифровых вольтметрах также автоматически производится переключение диапазонов измерения, определение полярности, периодичность измерений и другие операции.  [6]

Преимуществом электронных цифровых вольтметров по сравнению с электромеханическими является высокое быстродействие. Первые позволяют получать десятки тысяч отсчетов в секунду, что очень важно при использовании их в сочетании с электронными вычислительными устройствами. Вторые обладают заметной инерционностью: время установления показаний составляет в лучшем случае 0 3 — 1 0 сек, а время регистрации в одной точке 2 — 3 сек. В данной книге основное внимание уделяется электронным цифровым вольтметрам.  [7]

В электронных цифровых вольтметрах используются элементы импульсной техники. Величина Ux оценивается по числу калиброванных по длительности импульсов, укладывающихся в интервале времени между двумя соседними совпадениями.  [9]

Контроль за сигналом, поступающим на электронный цифровой вольтметр с усилителя, проводится с помощью быстродействующего самописца.  [10]

Печатающие и перфорирующие устройства являются исполнительными элементами электронных цифровых вольтметров.  [11]

Наблюдение результатов решения может проводиться с помощью внешнего электроннолучевого индикатора типа И-10 и электронного цифрового вольтметра любого типа. В машине предусмотрены выходы для подключения к ней других типовых регистрирующих приборов ( например, двухкоординатных регистрирующих приборов типа ДРП), а также внешней исследуемой аппаратуры.  [12]

Результаты решения могут наблюдаться с помощью внешнего электронно-лучевого индикатора типа И-10 или И-11 и электронного цифрового вольтметра любого типа. В машине предусмотрены выходы для подключения к ней других типовых регистрирующих приборов ( например, дзухкоордикатных регистрирующих приборов типа ДРП), а также внешней исследуемой аппаратуры.  [13]

На рис. 4.12 а представлена структурная схема, а на рис. 4.126 временная диаграмма работы электронного цифрового вольтметра с времяимпульсным преобразованием.  [15]

Страницы:      1    2

Персональный сайт — Электронные вольтметры

Электронные вольтметры — это приборы для измерения напряжений, содержащие преобразователи напряжения и вспомогательные узлы в виде радиоэлектронных цепей. Значение измеряемого напряжения определяется по показаниям магнитоэлектрического прибора или высвечивается в виде цифр индикатора (цифровые вольтметры).

Электронные вольтметры имеют большое входное сопротивление, высокую чувствительность, потребляют небольшую мощность, не боятся перегрузок и измеряют амплитудные, действующие и средние значения напряжений.

Электронный вольтметр для измерения напряжений высокой частоты состоит из ряда блоков. Входное устройство обычно имеет аттенюаторы и специальный усилительный каскад, обладающий высоким входным сопротивлением. В усилителе происходит усиление подводимого к его входу напряжения. Усиленное напряжение детектируется, на выходе детектора появляется постоянное напряжение, которое затем снова усиливается. Нагрузка усилителя — магнитоэлектрический прибор. По отклонению стрелки прибора судят о величине подводимого ко входу вольтметра напряжения. Почти во всех электронных вольтметрах предусматривается предварительная установка стрелки вольтметра на нуль шкалы. Для этого вход вольтметра соединяют проводниками накоротко, а ручкой «Уст. нуля» стрелку прибора устанавливают на нулевое деление. На показания вольтметра влияет длина соединительных проводов. Поэтому многие приборы имеют специальный выносной пробник, содержащий аттенюатор и каскад усиления с большим входным сопротивлением. Пробник соединяют с прибором экранированным кабелем. Подключают пробник непосредственно к участку цепи, на котором измеряют напряжение.

Электронные вольтметры разделяют на вольтметры постоянного тока (В2), переменного (ВЗ), импульсные (В4), селективные, т. е. для измерения напряжений в узкой полосе частот (Вб), универсальные и других видов.

В практике лабораторных измерений распространены электронные вольтметры постоянного тока В2-15, В2-25, переменного тока B3-38, B3-39, ВЗ-41, импульсные В4-12, В4-14, универсальные В7-15, В7-17.

Вольтметр: подключение, типы, принцип работы

Зачем

 нужен вольтметр в электрической цепи дома или квартиры?

Изношенность электросетей и оборудования на электростанциях — главная причина частых перепадов напряжения, которые могут спровоцировать выход из строя различной техники. Эти условия диктуют свои правила — теперь человеку необходимо отслеживать качество энергоснабжения. Вольтметр же стал незаменимым помощником при мониторинге энергобезопасности сети.

Компания DS Electronics выпускает цифровые вольтметры RBUZ V1 для однофазной и RBUZ V3 для трехфазной сети переменного тока. Постоянная индикация напряжения позволяет контролировать текущее значение в любой момент времени без каких-либо дополнительных манипуляций с прибором, а энергонезависимая память записывает максимальное и минимальное значения напряжения. Прибор устанавливается в щиток на стандартную DIN-рейку шириной 35 мм. Также стоит отметить, что в устройствах применяется алгоритм True RMS, обеспечивающий максимальную точность показаний.

Принцип действия и типы вольтметров

Исходя из принципа работы прибора, выделяют электромеханические и электронные вольтметры.

Работа электромеханических устройств основана на использовании магнитоэлектрического принципа. Вольтметр включает в себя постоянный магнит и стальной сердечник, а также алюминиевую рамку с обмоткой тонким проводом и прикрепленной стрелкой, которая помещена между магнитом и сердечником. При прохождении тока по проводу катушки возникает электромагнитное поле, которое отклоняет рамку со стрелкой, соприкасаясь с постоянным магнитным полем. Излишнее колебание стрелки мешает точному определению показаний устройства. Для стабилизации используют различного рода приспособления: индукционный демпфер, воздушный демпфер, систему противовесов и пр.

Электронные вольтметры, в свою очередь, подразделяются на аналоговые и цифровые. В аналоговых измерителях установлена система, которая преобразует входящее переменное напряжение в постоянное. Затем происходит его передача на специальный детектор, отклоняющий указатель, в зависимости от уровня измерений. Цифровые приборы оснащены контроллером, который преобразует аналоговое напряжение в цифровой код. Результаты замеров выводятся на специальный экран. Качество преобразователя непосредственно влияет на точность производимых замеров.

В зависимости от назначения выделяют следующие типы измерителей:

• Постоянного и переменного тока — применяются для регистрации показаний в сетях соответственно с постоянным и переменным током.
• Импульсные приборы используются для определения пиковых значений периодических импульсных сигналов.
• Фазочувствительные устройства позволяют установить комплексное напряжение и его составляющие.
• Селективные измерители применяются в лабораториях для изучения токов с переменным напряжением.
• Универсальные — настраиваемые устройства, позволяющие производить различные замеры.

Также существует разделение по конструкции и способу применения:

• стационарные — наиболее точные и чувствительные, имеют крупные габариты, устанавливаются на объектах, где нужен непрерывный мониторинг состояния электрической сети;
• щитовые — монтируются в электрощитовые шкафы или на приборные панели, имеют небольшие габариты;
• переносные — маленькие по размеру, имеют небольшой вес, благодаря чему мобильны и могут использоваться в различных местах.

При выборе устройства для измерения напряжения необходимо уделить внимание таким показателям:

1. Внутреннее сопротивление. Для минимального воздействия измерительного устройства на электроцепь необходимо, чтобы его внутреннее сопротивление было как можно больше.
2. Диапазон измеряемых напряжений. Стандартный вольтметр показывает напряжение от 10 mV до 1000 V. Для снятия показаний менее 10 милливольт используются милли- и микровольтметры, а выше 1000 вольт — киловольтметры.
3. Точность определяет возможную погрешность устройства.

Как подключить вольтметр в электрическую цепь?

Чтобы обеспечить минимальное влияние высокого сопротивления прибора на измеряемые величины, необходимо параллельно подключить устройство в электрическую цепь. При подсоединении следует придерживаться полярности, т.к. это напрямую влияет на результаты измерений. Для удобства подключения измерители комплектуются специальными точечными электродами или зажимами.

У используемого измерителя должен быть необходимый диапазон частот. В противном случае возможны неприятные последствия: от неверных показателей до короткого замыкания и повреждения прибора.

Вольтметр необходим в условиях нестабильно работающих электросетей. Благодаря ему можно легко проконтролировать уровень напряжения в сети. Функция запоминания максимального и минимального значения, как в устройствах RBUZ V1 и RBUZ V3, поможет отследить скачки напряжения. Поэтому он является хорошим помощником при организации безопасного энергоснабжения в доме и квартире.

 

 

Оцените новость:

8.3 Аналоговые электронные вольтметры – В помощь студентам БНТУ – курсовые, рефераты, лабораторные !

8.3 Аналоговые электронные вольтметры

При измерении напряжения методом непосредственной оценки вольтметр подключается параллельно участку исследуемой цепи. Для уменьшения ме­тодической погрешности измерения собственное потребление вольтметра должно быть мало, а его входное сопротивление велико. Поэтому в послед­ние годы в основном используются электронные вольтметры. Электронные вольтметры представляют собой сочетание электронного преобразователя  и измерительного прибора. В отличие от вольтметров элек­тромеханической группы электронные вольтметры постоянного и переменного токов имеют высокие входное сопротивление и чувствительность, широкие пределы измерения и частотный диапазон (от 20Гц до 1000 МГц),малое потребление тока из измерительной цепи.

Классифицируют электронные вольтметры по ряду признаков:

•  по назначению – вольтметры постоянного, переменного и импульсного напряжений; универсальные, фазочувствительные, селективные;

• по способу измерения — приборы непосредственной оценки и приборы сравнения;

• по характеру измеряемого значения напряжения — амплитудные (пико­вые), среднего квадратического значения средневыпрямленного значения;

• по частотному диапазону — низкочастотные, высокочастотные, сверх­высокочастотные.

Кроме того, все электронные приборы можно разделить на две большие группы: аналоговые электронные со стрелочным отсчетом и приборы дис­кретного типа с цифровым отсчетом.

В соответствии с общепринятыми обозначениями отечественным электронным вольтметрам присваивается индекс В.Например ВК7-16А — вольтметр комбинированный (К) —может измерять сопротивление; 7 — универсальный на постоянный и переменный ток; 16 — номер разработки; А — модификация. Вольтметры постоянного тока имеют индексацию В2, а вольтметры переменного тока-—ВЗ.

 

При измерениях силы тока электронным вольтметром, вначале ток преоб­разуется в напряжение, а затем определяется по формуле: Ix = Ux /R0.

 

Структурные схемы аналоговых вольтметров

Упрощенные структурные схемы аналоговых вольтметров представлены на рис. 8.5. В настоящее время аналоговые электронные вольтметры посто­янного тока (рис. 8.5, а) находят ограниченное применение, так как они по своим техническим свойствам сильно уступают цифровым вольтметрам по­стоянного тока. Поэтому дальше рассматриваются только аналоговые вольтметры переменного тока.

 

(УПТ – усилитель постоянного тока; > – усилитель переменного тока;МЭС – магнитоэлектрическая система – стрелочный прибор)

Изображенная на рис. 8.5, б структурная схема используется в вольтмет­рах переменного тока для измерения напряжений значительного уровня. Час­тотный диапазон таких вольтметров может составлять сотни мегагерц.

Чтобы обеспечить необходимую точность вольтметра к усилителям по­стоянного тока, применяемым в электронных вольтметрах, предъявляются жесткие требования в отношении линейности амплитудной характеристики, постоянства коэффициента усиления, температурного и временного дрейфа нуля. При построении электронных вольтметров для измерения малых на­пряжений эти требования не всегда могут быть удовлетворены. Поэтому электронные вольтметры переменного тока для измерения малых напряже­ний выполняются по схеме рис.8.5, в. Эта схема применяется в милливольт­метрах, поскольку обладает большой чувствительностью. Последнее связано с наличием дополнительного усилителя переменного тока, однако частотный диапазон схемы ниже (до сотен килогерц), так как возникают трудности при создании широкополосного усилителя.

Элементная база, используемая при создании вольтметров переменного то­ка, определяется существующим на момент их создания уровнем техники, од­нако функциональное назначение блоков идентично. При этом особенно важ­ную функцию неcyт преобразователи переменного напряжения в постоянное (детекторы). Детекторы можно классифицировать по функции преобразования входного напряжения в выходное: амплитудные (пиковые), среднего квадратического и средневыпрямленного значения. Тип детектора во многом определяет свойства прибора: вольтметры с амплитудными детекторами являются самыми высокочастотными; вольтметры с детекторами среднего квадратического зна­чения позволяют измерять, напряжение любой формы; вольтметры средневыпрямленного значения измеряют только гармонические сигналы, но являются самыми простыми и надежными.

Ниже приводятся некоторые простейшие структурные схемы детекторов. Амплитудный детектор — устройство, напряжение на выходе которого, т.е. на нагрузке, соответствует максимальному (амплитудному) значению измеряемого напряжения. Чтобы цепь нагрузки детектора эффективно отфильтровывала постоянную составляющую и подавляла паразитные высо­кочастотные гармоники, необходимо выполнение неравенства:

                                       

                         

 

где Сн — емкость фильтра; Rн

— сопротивление нагрузки детектора.

     Еще одно условие эффективной работы детектора – сопротивление резистора Rн

должно быть значительно больше сопротивления диода в его прямой проводимости, что практически всегда выполняется.

   На рис.8.6 изображены принципиальная и эквивалентная схемы и временные диаграммы амплитудного детектора с параллельным включением диода (детектор с закрытым входом).

Рассмотрим работу детектора (рис. 8.6, а) при подаче на его вход гармонического напряжения Ux{t) = UmSinωt.

На интервалах времени, когда на вход детектора поступает положительная по­луволна, конденсатор С заряжается через диод, сопротивление R0 которого в от­крытом состоянии мало. Постоянная времени заряда

R0C невелика и заряд конденсатора до максимального значения Um происходит быстро. На интервале действия отрицательной полуволны диод закрыт и конденсатор С медленно раз­ряжается на сопротивлении нагрузки Rн, так как оно выбирается достаточно большим (50… 100 МОм). Итак, постоянная разряда R0C оказывается значи­тельно больше периода Т= 2 входного переменного напряжения. В результате конденсатор останется заряженным до напряжения, близкого к Uc= Um= Uвых. Упрощенная эквивалентная схема амплитудного детектора и временные диа­граммы, поясняющие его работу, представлены на рис.8.6, б, в.

 

                                                  в)

Рис. 8.6 Детектор среднего квадратического значения: а – диодная ячейка,б – идеализированная характеристика,в –  схема квадратичного детектора.

   Изменение напряжения на сопротивлении нагрузки Rн определяется раз­ностью амплитуды входного напряжения Ux и напряжения на конденсаторе Uc т.е. ur = Ux – Uc . Таким образом, выходное напряжение ur будет пульси­рующим с удвоенной амплитудой измеряемого напряжения, как это показано на рис. 8.6, в. Это подтверждают простые математические выкладки:

 

U= UM sin ωt – Uc

Um sin ωt  – Um,

при sin ωt = 1 ur = 0; при sin ωt = 0 ur = -Um, при sin ωt = – 1 ur=- 2Um.

Для выделения постоянной составляющей сигнала U= = – Uc на выходе детектора ставится емкостной фильтр, подавляющий остальные гармоники.

Нетрудно заметить, что чем меньше период исследуемого сигнала (чем выше частота), тем точнее выполняется равенство Uc = Um. Этим объясняют­ся высокочастотные свойства детектора.

Одним из достоинств аналоговых вольтметров с амплитудным детектором является независимость показаний прибора от формы сигнала. Обычно шка­ла амплитудных вольтметров градуируется в средних квадратических значе­ниях синусоидального напряжения, т.е. показания прибора: Uпр =- Um/Kа

Детектор среднего квадратического значения — преобразователь переменного напряжения в постоянное, пропорциональное корню квадратному из среднего квадрата мгновенного значения напряжения. Значит, измерение действующего напряжения связано с выполнением трех последовательных операций: возведение в квадрат мгновенного значения сиг­нала, усреднение и извлечение корня из результата усреднения (последняя опе­рация обычно осуществляется при градуировке шкалы вольтметра). Возведение в квадрат мгновенного значения, как правило, производят ячейкой с полу­проводниковым элементом путем использования квадратичного участка его характеристики; иногда этот участок создается искусственно.

На рис. 8.7, а представлена диодная ячейка D1R1c, в которой постоянное напряжение Е1 приложено к диоду D1, таким образом, что он оказывается за­крытым до тех пор, пока измеряемое напряжение u(t) на резисторе R1 не превысит величины Е1.

Рис. 8.7. Детектор среднего квадратического значения:

а — диодная ячейка; б — идеализированная характеристика;

в — схема квадратичного детектора

Следует иметь в виду, что начальный квадратичный участок вольт-амперной характеристики полупроводникового диода имеет, как правило, малую про­тяженность (рис. 8.7, б), поэтому эту часть удлиняют искусственно, по мето­ду кусочно-линейной аппроксимации, для этого в схеме детектора используют несколько идентичных диодных ячеек (рис. 8.7, в), аналогичных показанной на рис. 8.7,а. Линейный участок обобщенной вольт-амперной характе­ристики при этом увеличивается.

На рис. 8.8 показано, как получается в этом случае квадратичная характе­ристика при последовательном включении цепочек резисторов R1c, R2c,R3c с диодами D1,D2,D3. Диод D1 первоначально закрыт напряжением E1, затем, по мере роста напряжения Ux(t), он открывается и начальный линейный уча­сток его идеализированной характеристики увеличивается.

 

Рис.8.8.Аппроксимация квадратичной вольт-амперной характеристики.

В схеме, представленной на рис. 8.7, в, первоначально диоды D1,D2,D3, закрыты соответствующими напряжениями смещения Е1 Е2, E3,и при малом входном напряжении Ux(t) ток через миллиамперметр равен i0. Когда входное напряжение ux(t) > Е1 открывается диод D1 и параллельно резистору r0 под­ключается делитель напряжения R1,R 1c. В результате крутизна вольт-амперной характеристики на участке от Е1 до Ег возрастает; суммарный ток, проте­кающий через миллиамперметр, станет I

=i0 + i1 . Когда выполнится условие ux(t) > Е2, откроется диод D2 и ток миллиамперметра I=i0 + i1 + i2. При вы­полнении условия ux(t) > Е3 , откроется диод D3 и суммарный ток, протекаю­щий через миллиамперметр, будет I=i0 + i1 + i2 = i3 .

В результате суммарная вольт-амперная характери­стика приближается по форме  к квадратичной кривой. Показание прибора бу­дет   пропорциональным среднему квадратическому значению входного напря­жения и оно не зависит от его формы. При конструировании приборов  действующего значения возникает целый ряд трудностей, в том чис­ле и с обеспечением ши­рокого частотного диапа­зона. Тем не менее эти приборы являются самыми востребованными, так как они позволяют измерять напряжение любой слож­ной формы.

Детектор средневыпрямленного значения – устрой­ство, преобразующее переменное напряжение в постоянный ток пропорциональный средневыпрямленному значению напряжения. Структура выходного тока измерительного прибора с детектором средневыпрямленного значения аналогична ранее рассмотрен­ному узлу выпрямительной системы и поэтому их свойства во многом идентичны (зависимость от формы сигнала, частотные характеристики, класс точности). Аналоговый электронный вольтметр средневыпрямленного значения имеет более высокую чувствительность и меньшее потребление мощности от измерительной цепи (за счёт дополнительного усиления),чем прибор со схемой выпрямления.

Интегральные амплитудные детекторы. Диодные (как и транзис- торные) амплитудные детекторы при малых напряжениях вносят в изме­ряемый сигнал значительные нелинейные  искажения. Поэтому в последние годы в измерительных устройствах применяют амплитудные детекторы на интеграль­ных микросхемах — операционных усилителях — ОУ (рис. 8.9).

Так как детектор выполнен на инвентирующей схеме (возможно и неинвертирующее включение),то при подаче положительных полуволн напряжение U2 на выходе ОУ будет отрицательным. При этом диод VD1 открыт, а диод VD2 закрыт. Выход ОУ через малое прямое сопротивление диода VD1 подключен  ко входу, что создает глубокую отрицательную обратную связь.  В результате напряжение на выходе ОУ равно напряжению на его входе и близко к нулю. Выходное напряжение детектора тоже равно нулю. При подаче отрицательной полуволны напряжения U2  на выходе ОУ будет положительным, поэтому диод VD1 закрыт, a VD2 — открыт. При этом напряжение на выходах ОУ и детектора Uвых = – Uвх R2/R1.

Выше были представлены различные виды преобразователей (детекто­ров), применяемых как в электронных аналоговых, так и в цифровых прибо­рах. При выборе преобразователя следует обратить внимание на возможную методическую погрешность, возникающую при несинусоидальной форме сигнала.

Сервис объявлений OLX: сайт объявлений в Украине

149 025 грн. Договорная Черновцы Сегодня 17:17

Черкассы Сегодня 17:17

Работа электронного вольтметра

и структурная схема

Аналоговый электронный вольтметр использует электронный усилитель для улучшения характеристик электромеханического вольтметра. Например, электронный вольтметр имеет гораздо более высокое входное сопротивление, чем электромеханический прибор, поэтому эффект нагрузки вольтметра значительно снижается.

Кроме того, уровни напряжения, которые обычно слишком малы для измерения на электромеханическом приборе, могут быть усилены до измеримых уровней в электронном приборе.

Рабочий электронный вольтметр

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

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

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

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

Усилитель имеет очень высокое входное сопротивление, так что практически отсутствует нагрузка на резисторы аттенюатора. Он также имеет низкое выходное сопротивление для подачи тока, необходимого для электромеханического каскада вольтметра.

Усилитель

Усилитель имеет коэффициент усиления (или усиления) по напряжению, равный 1, что означает, что входное напряжение 1 В дает выходное напряжение 1 В.Таким образом, его функция заключается исключительно в обеспечении высокого входного сопротивления и низкого выходного сопротивления. В этой ситуации говорят, что это буфер между каскадами аттенюатора и измерения напряжения; таким образом, он называется буферным усилителем.

Для усилителя должно быть предусмотрено напряжение питания постоянного тока ( _{В cc} ), которое может быть получено от батареи или источника питания, содержащегося в приборе. Работа усилителя не может быть понятна до тех пор, пока не будут изучены электронные устройства.

Электромеханический каскад вольтметра

Электромеханический каскад измерения напряжения обычно предназначен для измерения FSD для выходного сигнала усилителя 1 В.Поскольку усилитель имеет коэффициент усиления 1, его выходное напряжение (V ₀ ) равно входному (V _i ) аттенюатора. Таким образом, FSD измерителя получается, когда аттенюатор выдает выходное напряжение 1 В.

Аттенюатор

Переключатель аттенюатора — это переключатель выбора диапазона вольтметра. Когда переключатель находится в положении A, вход аттенюатора 1 В передается на ступень измерения напряжения, чтобы получить FSD. Это (1 В) максимальное входное напряжение, которое можно измерить, когда переключатель находится на клемме A.Таким образом, положение A переключателя выбора диапазона идентифицируется как положение диапазона 1 В [см. Рисунок 2].

Рис. 2: Выбор диапазона электронного вольтметра

Когда переключатель выбора находится в положении D, теорема о делителе напряжения дает выходной сигнал аттенюатора как:

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

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

Для FSD, V _i = 1 В .Следовательно, максимальное входное напряжение составляет

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

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

Пример электронного вольтметра

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

Решение

$ \ begin {align} & R = {{R} _ {1}} + {{R} _ {2}} + {{R} _ {3}} + {{R} _ {4}} \\ & = 800 + 100 + 60 + 40 = 1 \ text {M} \! \! \ Omega \! \! \ Text {} \\\ end {align} $

В позиции B ,

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

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

В позиции C,

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

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

Преимущество решения типа электронного вольтметра, описанного выше (по сравнению с электромеханическим вольтметром), заключается в что он имеет высокое входное сопротивление (1 МОм).Однако диапазон прибора можно расширить для измерения уровней низкого напряжения, настроив усилитель на усиление по напряжению более 1. Например, если усилитель имеет точное усиление 10, вход 100 мВ на аттенюатор производит выход усилителя 1В. Таким образом, шкала прибора может быть откалибрована для полной шкалы 100 мВ.

Преимущества электронного вольтметра — материалы для изучения электроники и связи

I. ПРЕИМУЩЕСТВА ЭЛЕКТРОННЫХ ВОЛЬТМЕТРОВ: Преимущества электронного вольтметра перед обычным (обычным) вольтметром: (a) При измерении напряжения отсутствует нагрузка на цепь.(б) Они обладают высокой чувствительностью из-за высокого входного сопротивления. (c) У них есть цепь измерителя сопротивления перегорания. (г) Они имеют широкий диапазон частотной характеристики. (e) При использовании в качестве электронных контрольно-измерительных приборов они предлагают широкий диапазон измерения сопротивления. (f) Они точны и надежны.
II. ПРЕИМУЩЕСТВА ТРАНЗИСТОРИЗОВАННЫХ ЭЛЕКТРОННЫХ ВОЛЬТМЕТРОВ: В более ранних версиях электронных вольтметров использовались электронные лампы. В настоящее время электронные контрольно-измерительные приборы, включая электронные вольтметры, используют интегральные схемы.Использование полупроводниковых приборов имеет следующие преимущества: (i) При использовании полупроводниковых устройств, таких как транзисторы и интегральные схемы, происходит экономия тепловой энергии, поскольку они не требуют какой-либо тепловой энергии для своего функционирования. (ii) Полупроводниковые приборы небольшие по размеру. Следовательно, можно проектировать и производить компактные инструменты. (iii) Требования к источникам питания электронных вольтметров, работающих на полупроводниковых приборах, не являются жесткими. Возможна работа от низковольтной батареи.Они могут работать как от сети, так и от батареек. (iv) Их можно включить для чтения, следовательно, нет времени на нагревание. (v) Их можно использовать для точных измерений в сложных условиях, таких как наличие контуров заземления. Это возможно, поскольку они могут работать от батарей напрямую. (vi) Они лучше всего подходят для полевых работ.
III. Факторы, которые следует учитывать при выборе прибора для электронного вольтметра: (i) Входное сопротивление устройства.(ii) Выходное сопротивление устройства. (iii) Диапазон частот, в котором может работать устройство. (iv) Паразитная емкость и индуктивность устройства. (v) шум устройства. Входное сопротивление устройства должно быть очень высоким. Выходное сопротивление также должно быть умеренным. Устройство должно работать в частотном диапазоне использования. Он должен обеспечивать минимальную паразитную емкость и индуктивность. Устройство должно издавать минимальный шум. Время доставки должно быть как можно меньше.Максимальное и минимальное рабочее напряжение на электродах помимо вышеперечисленных факторов являются наиболее важными. Они определяют условия проектирования и значения компонентов.
IV. Преимущества использования полевых транзисторов в электронных вольтметрах: Ниже перечислены преимущества использования полевых транзисторов в электронных вольтметрах: (i) Они предлагают очень высокий входной импеданс порядка нескольких мегаом. (ii) Шум, создаваемый полевым транзистором, мал по сравнению с шумом, создаваемым BJT. (iii) Напряжение смещения отсутствует при нулевом токе стока.(iv) Они меньше подвержены воздействию радиации.

(v) Они обладают хорошей термической стабильностью.





Электронный вольтметр постоянного тока | Electrical4U

Электронные вольтметры сегодня наиболее широко используются, с развитием полупроводниковых устройств они становятся все более популярными. Теперь, почему мы используем электронные вольтметры вместо того, чтобы у нас был дешевый электромеханический вольтметр? Ответ в том, что они обладают определенными преимуществами, поэтому они популярны.В наличии много типов электронных вольтметров, и соответственно мы выбираем то, что хотим. Эти типы вольтметров построены с использованием измерителей PMMC, выпрямителей, делителей напряжения, усилителей, так что ток прямо пропорционален отклоняющему моменту.

Описание компонентов, используемых в вольтметре постоянного тока

Диод

Диод представляет собой двухконтактное устройство, способное блокировать ток, когда он находится в состоянии обратного смещения.Он проводит, когда находится в прямом смещенном состоянии. Таким образом, эта схема используется, когда мы хотим узнать среднее значение переменного напряжения.

Сначала выпрямляется переменное напряжение, а затем мы должны подключить прибор PMMC для измерения среднего напряжения.

Транзистор

Транзистор представляет собой трехполюсное устройство, которое используется для усиления. Когда сигнал подается на его базу, он усиливает сигнал, поскольку он имеет низкое входное сопротивление и высокое выходное сопротивление при подключении к активной области.

Может также использоваться как выключатель. Он имеет три режима работы, а именно —

1. Активная область.
2. Область насыщенности.
3. Отрезанная область.

В активной области он имеет вход с прямым смещением, а выход с обратным смещением.
В области насыщения и вход, и выход находятся в режиме прямого смещения.
В области отсечки вход и выход находятся в обратном смещенном состоянии.
Однако транзистор имеет значительную потерю мощности, поэтому мы используем транзистор с высоким входным сопротивлением.Типы транзисторов, которые используются, когда потери должны быть низкими:
Полевой транзистор или полевой транзистор и металлооксидный полупроводниковый полевой транзистор или MOSFET.

Усилитель

Для слабого сигнала мы должны использовать усилитель, чтобы измерить его. Усилитель вырабатывает мощность, необходимую для измерительных приборов, поэтому в цепи не будет эффекта нагрузки, а исходный сигнал сохраняется и после измерения. Без использования усилителей мы не можем измерить очень слабые сигналы, обычно используемые в схемах связи, где уровень напряжения и уровни мощности очень малы.


Делитель напряжения

Делитель напряжения предусмотрен для того, чтобы иметь ответвления напряжения. Предположим, что желаемое напряжение меньше, чем мы используем делитель напряжения, подключая последовательное сопротивление, и выходной сигнал берется через желаемый резистор. Кроме того, если мы хотим отрегулировать напряжение смещения, мы также можем предоставить конфигурацию типа потенциометра, чтобы обнулить смещение.


PMMC Meter

Инструмент используется для индикации движения инструмента, который должен измерять ток в цепи.В схемах этого типа мы используем тугую подвеску, но в случае других типов измерений используем шарнирные и шарнирные опоры. Это называется аналоговым режимом работы, однако, если нам нужны цифровые данные, мы должны использовать аналого-цифровой преобразователь, чтобы иметь цифровое чтение. Основное преимущество натянутой и подвесной конструкции заключается в том, что нам не требуются каменные подшипники, а подвижный элемент сбалансирован. Драгоценный подшипник имеет определенные недостатки, например, трение в большей степени из-за поврежденных шарниров или перекосов регулирующих пружин.

Диодный вакуумный вольтметр среднего показания


Схема используется для измерения среднего значения переменного напряжения. Значение R должно быть очень высоким, чтобы на резисторе было почти все падение напряжения, чтобы его можно было подать на усилитель и измеритель.
Преимущества

1. Простая конструкция.
2. Высокое сопротивление на входе, что снижает энергопотребление.

Недостатки

1. Низкая пропускная способность.
2. Нелинейная работа при низком напряжении.

Тип разностного усилителя Электронный вольтметр


Главный принцип разностного усилителя заключается в том, что он усиливает разность сигналов, подаваемых на обоих концах. Здесь используется транзистор, но для лучших результатов мы также можем использовать полевой транзистор. К выходному терминалу мы можем подключить счетчик PMMC , чтобы получить показания. Транзистор должен быть идеально согласован, чтобы мы получили нулевое смещение, если они не согласованы, то нулевое смещение может быть выполнено с помощью делителя напряжения на V _cc .Когда измеритель PMMC подключен к выходу и напряжение, приложенное к одному концу, а база транзистора 2 заземлена, скажем, тогда измеритель будет отклоняться пропорционально напряжению, приложенному к базе первого транзистора, поэтому мы получаем показания в измерителе. . Сопротивление может быть подключено последовательно с измерителем PMMC для ограничения тока.

Преимущества электронного вольтметра

Обнаружение сигнала низкого уровня
Если уровни сигнала были низкими, тогда другие типы инструментов с механическим отклонением производили эффект нагрузки, что означает, что инструмент будет потреблять значительное количество энергии, и существует высокая вероятность того, что сигнал может быть потерян, но электронные приборы могут обеспечивать питание, поэтому мы можем также измерять напряжение в микровольтах.
Низкое энергопотребление
Мощность, потребляемая этими приборами, мала, поскольку они могут обеспечить очень высокое входное сопротивление до нескольких сотен мегаом, поэтому ток в цепи очень мал и, следовательно, потери мощности также уменьшаются.
Высокочастотный диапазон
В электронном вольтметре измерения практически не зависят от рабочей частоты. У них очень широкий диапазон рабочих частот до нескольких мегагерц. Частотная характеристика намного шире, поскольку емкость входной цепи очень мала.

Недостатки электронного вольтметра

Высокая стоимость
Стоимость электронных вольтметров очень высока, поскольку в них задействовано множество компонентов, таких как диод, транзисторы, резисторы и т. Д. С другой стороны, приборы PMMC имеют низкую стоимость.
Повреждение
Как мы знаем, в случае электронных схем, если один компонент поврежден каким-либо образом, тогда следует заменить всю цепь, этот недостаток также сохраняется в электронном вольтметре .

Электронный вольтметр Типы электронного вольтметра

В электронных вольтметрах

используются выпрямители, усилители и другие элементы схемы для выработки тока.И этот ток пропорционален измеряемому напряжению.

Обычный вольтметр снимает из цепи ток, которым нельзя пренебречь, во время измерения. Хотя этот ток может быть в микроамперном диапазоне. Но все же этот ток влияет на измерительное напряжение. Прибор с подвижной катушкой с постоянным магнитом обычно потребляет ток 50 микроампер для полного отклонения. Таким образом, когда он измеряет напряжение в цепи, он берет пропорциональный ток из цепи. Поскольку прибор принимает ток из цепи, профиль напряжения в цепи должен быть изменен.Хотя во время измерения это изменение напряжения может быть довольно небольшим. Но иногда нам нужно очень точное измерение исходного напряжения в цепи.

Принцип работы электронного вольтметра

В вольтметре этого типа всегда есть хотя бы усилитель. Этот усилитель усиливает очень небольшой ток, измеряемый электронным вольтметром во время измерения. Затем этот усиленный ток измеряется обычным прибором PMMC. Это означает, что этот вольтметр потребляет очень небольшой ток из цепи, но он усиливает ток до более высокого значения, так что ток может быть измерен обычным прибором PMMC.Таким образом, электронный вольтметр может измерять напряжение, не влияя на значение исходного напряжения.

Электронный вольтметр не имеет собственного источника питания. Таким образом, он не должен потреблять значительного тока от измеряемой цепи. Устройство усиления позволяет измерять очень малый ток с помощью обычного прибора PMMC.

Преимущества электронного вольтметра

Есть ряд преимуществ использования электронного вольтметра.Например,

1. Он потребляет очень мало энергии от измеряемой цепи.
2. Его точность высока.
3. Прибор PMMC может измерять только постоянный ток. Итак, для измерения переменного тока электронный вольтметр должен иметь схему выпрямителя. Благодаря этому прибор может измерять переменное напряжение в широком диапазоне частот.
4. Счетчики компактны и портативны по форме и размеру.
5. Имеет низкий уровень обнаружения сигнала.
6. Также имеет высокую чувствительность.
7. Он предлагает очень высокое входное сопротивление. Вот почему он потребляет очень слабый ток.
8. Так как ток, потребляемый прибором, очень незначителен, эффект нагрузки довольно низкий.

Эффект нагрузки означает изменение напряжения на двух выводах цепи, когда мы подключаем вольтметр между выводами.

Сравнение электронного механического вольтметра и электронного вольтметра

1. Потребляемая мощность электронного вольтметра намного ниже, чем у электромеханического вольтметра.
2. Вольтметр электромеханического типа намного прочнее по конструкции, чем вольтметр электронного типа.
3. Электронный вариант вольтметра должен иметь как минимум усилитель, а обычный вольтметр не имеет усилителя.
4. Электронный вольтметр может измерять гораздо более высокое напряжение, чем обычный.
5. Эффект нагрузки (упомянутый ранее) намного ниже в электронном варианте.
6. Мы можем измерить очень низкий уровень сигнала напряжения с помощью EVM, что невозможно с помощью обычного аналогового вольтметра.
7. Чувствительность, частотный диапазон и входное сопротивление электронного вольтметра выше, чем у эквивалентного электромеханического вольтметра.

Типы электронных вольтметров

На рынке доступны два типа электронных вольтметров.

1. Аналоговый тип.
2. Цифровой тип.

Поделиться — это забота!

Электронные вольтметры

Принцип действия всех электронных вольтметров заключается в том, что показание прибора с подвижной катушкой на постоянном магните (обычно сокращенно PMMC или движение Д’Арсонваля), пропорциональное входному напряжению, получается посредством усиления на одном или нескольких этапах с высоким входное сопротивление.

Хотя электронные инструменты обычно дороже электрических, но они становятся все более популярными из-за своих многочисленных преимуществ по сравнению с обычными, как описано ниже:

Вольтметр с подвижной катушкой потребляет большой ток, следовательно, большую мощность от испытательной цепи во время измерения. Обычно ток, потребляемый вольтметром, не имеет большого значения в электрических цепях, но когда измерение связано с электронными цепями, ток, потребляемый вольтметром, нагружает тестовую цепь, и, следовательно, вольтметр показывает ошибку в показаниях.

В электронных вольтметрах мощность, необходимая для отклонения движения подвижной катушки постоянного магнита (PMMC), не отбирается от испытательной схемы, а подается от усилителя, выход которого пропорционален напряжению испытательной схемы , то есть , входящему в усилитель, поэтому потребляемая мощность от тестовой схемы становится практически несущественным. Таким образом, электронные вольтметры потребляют очень низкую мощность от испытательной схемы, и можно сказать, что она имеет очень высокое входное сопротивление. Эта особенность электронных вольтметров незаменима для измерения напряжения во многих цепях с высоким импедансом, например, при передаче данных порядка микровольт.

Напряжения порядка микровольт измеряются в электронных схемах, что невозможно с чувствительными вольтметрами PMMC, но эти напряжения могут быть измерены с помощью электронных вольтметров I, используя его усилительные свойства

Электронные вольтметры измеряют напряжение как на уровне мощности звука, так и на радиочастоте, так как действие термоэлектронных ламп или транзисторов может быть независимым от частоты до 10 Гц — 100 МГц или даже выше. Следовательно, такой прибор имеет чрезвычайно широкий частотный диапазон (от постоянного тока до частот порядка сотни МГц), если схема правильно спроектирована.Высокочастотный диапазон также можно объяснить низкой входной емкостью (порядка нескольких пФ) большинства электронных устройств. Электронный вольтметр, откалиброванный на промышленной частоте 50 Гц, можно безошибочно использовать на радиочастоте.

Транзисторные вольтметры

могут быть разработаны для измерения очень высоких напряжений, таких как сотни или тысячи вольт.

Благодаря усилительным свойствам электронные приборы обладают очень высокой чувствительностью, а из-за высокой чувствительности их входное сопротивление увеличивается.Это приводит к снижению эффекта нагрузки при проведении измерений.

Электронные вольтметры обеспечивают более быстрый отклик и гибкость.

Такие инструменты могут отслеживать удаленные сигналы. Электронные вольтметры могут использовать вакуумную лампу или транзистор. Позже один называется транзисторным вольтметром (TVM), а первый — вакуумным ламповым вольтметром (VTVM).

Транзисторные вольтметры имеют множество преимуществ перед ламповыми вольтметрами и, следовательно, заменяют их почти во всех областях электроники.

Преимущества TVM перед VTVM приведены ниже:
• TVM не требует времени на прогрев из-за отсутствия нагревательного элемента.
• Использование транзистора делает прибор портативным из-за его небольшого веса.
• Транзисторный прибор может работать при низком напряжении, то есть от батареи, поэтому TVM хорошо подходит для полевых работ, где источник питания недоступен.
• VTVM не может измерять ток напрямую из-за его высокого сопротивления, в то время как TVM может.
• TVM потребляет очень мало энергии из-за отсутствия нагревательного элемента.
• Единственным недостатком TVM является низкий входной импеданс, который он предлагает по сравнению с VTVM. Но этот недостаток преодолевается за счет использования полевого транзистора (FET) во входном каскаде вольтметра, поскольку FET имеет входное сопротивление, почти такое же, как у электронных ламп.
• В электронных вольтметрах ток, пропорциональный измеряемому напряжению, генерируется с помощью усилителя, выпрямителя и т. Д., А затем этот ток измеряется PMMC.

Электронные вольтметры бывают двух типов: вольтметры постоянного и переменного тока.

Вольтметр Использование | Основные концепции и испытательное оборудование

ДЕТАЛИ И МАТЕРИАЛЫ

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

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

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

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

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

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

ССЫЛКИ

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

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

ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ

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

ИЛЛЮСТРАЦИЯ

ИНСТРУКЦИИ

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

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

Вашими наиболее важными «глазами» в мире электричества и электроники будет прибор, называемый мультиметром .

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

В этом эксперименте вы познакомитесь с измерением напряжения.

Напряжение — это мера электрического «толчка», готового заставить заряды двигаться по проводнику.

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

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

Ваш мультиметр должен поставляться с некоторыми основными инструкциями.

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

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

Некоторые цифровые мультиметры автоматически выбирают диапазон . Измеритель с автоматическим выбором диапазона имеет только несколько положений селекторного переключателя (шкалы).

Измерители

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

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

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

Установите селекторный переключатель мультиметра в положение с максимальным значением «DC volt».

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

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

Теперь счетчик должен давать вам какую-то индикацию.

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

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

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

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

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

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

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

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

Как счетчик должен подключаться к батарее, чтобы показывать показания?

Что это говорит нам об использовании вольтметра и природе напряжения?

Существует ли напряжение «в одной точке»?

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

Теперь переключите мультиметр на самый низкий доступный диапазон постоянного напряжения и прикоснитесь щупами измерительного прибора к клеммам (проводам) светоизлучающего диода (светодиода).

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

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

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

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

Пока светится светодиод, он вырабатывает напряжение.

Другой источник напряжения посредством преобразования энергии — это генератор .

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

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

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

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

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

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

Вольтметр показывает полярность по направлению направления стрелки (аналоговый) или знаком числовой индикации (цифровой).

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

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

СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ЛИСТЫ:

Аналоговый электронный вольтметр премиум-класса с сертифицированными продуктами с цифровым дисплеем

Alibaba.com предлагает коллекцию современного электрического оборудования в виде эффективного и производительного аналогового электронного вольтметра . Это современное емкостное оборудование для измерения электроэнергии сертифицировано и производится с использованием самых передовых технологий, направленных на обеспечение оптимальной безошибочной работы. Эти продукты обладают огромными возможностями и удобством в использовании, что делает их идеальными для профессионалов.Независимо от того, хотите ли вы использовать их в коммерческих или любых других целях, эти продукты идеально подходят для всех видов использования. Купите эти отличные продукты от ведущего аналогового электронного вольтметра . поставщиков на сайте для выгодных сделок.

Широкий выбор аналоговых электронных вольтметров . оборудование и машины на платформе изготовлены из прочных материалов, обеспечивающих оптимальную долговечность на протяжении многих лет. Эти предметы абсолютно устойчивы ко всем типам требовательного использования, а также известны своей способностью выдерживать различные внешние воздействия.Эти устройства оснащены как цифровыми, так и аналоговыми дисплеями для снятия показаний и идеально подходят для защиты тяжелого электрического оборудования. Они помогают измерять ток и снимают показания в случае каких-либо отклонений от нормы.