Измерение напряжения: Измерение напряжения постоянного и переменного тока: способы

Измерение напряжения

Форма обратной связи

Ваше имя:*

Номер телефона:*

Электронная почта:

Организация:

Сообщение:*

* Поля, обязательные для заполнения

•  
• Продукция и услуги
• Примеры внедрения
• Контакты
• Техническая поддержка
• О предприятии
• Документация
• Карьера
• Корпоративный портал

Главная → Продукция и услуги → Измерение напряжения

Измерение напряжения

• Динамические процессы
• Статические и квазистатические процессы

• Температуры
• Давления
• Деформации
• Перемещения
• Сила тока
• Сопротивление
• Напряжение
• Расход

Измерительные модули	Измерительно-вычислительные комплексы PXI
MX-132 Модуль для измерения напряжения и силы постоянного тока 32 канала до 5 кГц ±2,5 В . .. ±10 В 16 бит	Мобильные MIC-355М 6 слотов (24 аналоговых канала) частота дискретизации до 216 кГц/канал при разрешении 24 бит	Переносные MIC-551 4 слота (32 аналоговых канала) частота дискретизации до 216 кГц/канал разрешение 24 бит	Стационарные MIC-552 12 слотов (96 аналоговых каналов) частота дискретизации до 216 кГц/канал разрешение 24 бит MIC-553 16 слотов (128 аналоговых каналов) частота дискретизации до 216 кГц/канал разрешение 24 бит

Измерительные модули	Измерительно-вычислительные комплексы RXI
MR-114 Модуль для высокоточных измерений напряжений 16 каналов ±0,00125 … ±10 В до 102,4 кГц 16 бит MR-227U Модуль для измерения напряжения постоянного тока 8/16 каналов –2 … +8 /0 … 10 В –20 … +80 /0 … 100 В –60 … +240 /0 … 300 В 10 … 100 Гц 16 бит	Мобильные	Переносные MIC-224 4 слота MIC-017 2 слота	Стационарные MIC-236 16 слотов

Измерительные модули	Измерительно-вычислительные комплексы MC
MC-114 Модуль для высокоточных измерений напряжений 16 дифференциальных каналов ±0,00125 … ±10 В до 102,4 кГц 16 бит MC-227U Модуль для измерения напряжения постоянного тока 8/16 каналов –2 … +8 /0 … 10 В 10 … 100 Гц 16 бит	Мобильные MIC-200F 4/8/12/16 измерительных каналов MIC-200 4/8/12/16 измерительных каналов	Переносные MIC-036 16 слотов MIC-026 7 слотов	Стационарные MIC-036R 16 слотов

Измерительные модули	Измерительно-вычислительные комплексы MS
MS-142 Модуль для высокоточных измерений напряжения постоянного тока 16 каналов ±0,1 . .. ±10 В до 2 кГц/канал MS-152 Модуль для измерения сопротивления постоянному току и напряжения постоянного тока 16 каналов 5 … 250 Ом -50 … 950 мВ до 2 кГц/канал	Мобильные	Переносные MIC-1170 4 канала	Стационарные MIC-1150 до 128 каналов

Измерение напряжения и тока по I2C

Этот модуль позволяет измерять постоянное напряжение в широком диапазоне и ток (со значением зависящим от используемого измерительного резистора). Считывание результатов возможно через интерфейс I2C, что позволяет использовать модуль совместно с Raspberry Pi, Arduino, STM32 и так далее. В основе модуля лежит микросхема LTC4151, внутренняя схема которой показана на рисунке. Это специализированный трехканальный 12-разрядный преобразователь АЦП со встроенными схемами измерения напряжения и тока.

Назначение устройства – контролировать параметры мощности или нагрузки в положительной силовой шине. Диапазон измерения напряжения 7 – 80 В, а сила тока зависит от внешнего шунта Rs (полный диапазон измеряемого напряжения 82 мВ). Третий универсальный канал ADIN используется для измерения внешнего напряжения, которое должно находиться в диапазоне 0 – 2 В.

Электрическая схема модуля

Схема модуля представлена на рисунке. Внешний источник питания подключается к клеммам 1 и 2 разъема PWR. Благодаря встроенному в U1 делителю напряжения диапазон измерения составляет 7 – 80 В, а разрешение – 25 мВ.

Технические параметры

• диапазон измерения напряжения: 7 – 80 В с разрешением 25 мВ,
• диапазон измерения тока: до 2 А с разрешением 0,5 мА,
• диапазон измерения тока зависит от внешнего шунта и может быть изменен,
• есть третий универсальный канал измерения напряжения в диапазоне 0 – 2 В,
• связь через интерфейс I2C.

Нагрузка подключается к клеммам 2 и 3 разъема измерения тока PWR. Ток нагрузки измеряется косвенно, путем измерения падения напряжения на резисторах RS1 и RS2. Максимальное падение напряжения на измерительных резисторах может составлять 82 мВ, что соответствует разрешающей способности 20 мкВ. Тут используется резистор 40 мОм, который устанавливает диапазон измерения тока 2 А с разрешением 0,5 мА.

Для обеспечения максимальной точности измерения следует использовать неиндуктивные резисторы соответствующей мощности и допуском не более 1%. Изменяя значения RS1 и RS2, можно настроить диапазон измерения тока в соответствии с требованиями приборов, место для двух резисторов облегчает их возможный выбор. В случае измерения более высоких токов и, следовательно, больших потерь мощности, шунт следует размещать за пределами печатной платы.

Дополнительный канал VIN преобразователя доступен на разъеме J1. Контакт SHDN, доступный на разъеме J2, активный в низком состоянии, позволяет схеме перейти в режим пониженного энергопотребления.

Шина I2C выведена на разъемы I2C / I2CA типа EH и JST 1 мм, а также на разъемы J1 и J2. Схема работает с шиной I2C с напряжениями в диапазоне 3,3 – 5 В. Для включения измерительной части U1 необходимо постоянное наличие напряжения источника Vs1. Перемычки A0 и A1, выполненные в виде полей на печатной плате, позволяют выбрать один из адресов, как показано в таблице.

Резистор RP поляризует управляющие сигналы, светодиод LD показывает наличие питания.

Микросхема LTC4151 имеет один неизменяемый адрес глобального вызова, который упрощает настройку и одновременное преобразование, когда несколько микросхем взаимодействуют в устройстве (аналогично некоторым драйверам светодиодов I2C). Конфигурация и считывание результатов измерений осуществляется обработкой регистров по определенным косвенным адресам в соответствии с другой таблицей.

Чип LTC4151 позволяет работать в двух режимах: однократном (моментальный снимок), где выбирается однократное преобразование в определенном канале (SENSE / VIN / ADIN), или непрерывном (автономный режим), при котором каналы измерения обновляются последовательно с частотой 6 – 9 Гц.

Состояние преобразования выбранного канала сигнализируется состоянием бита B3 в регистрах B, D, F соответственно.

Конфигурация осуществляется записью регистра CONTROL (0x06), значение битов следующее:

• B7: выбор режима преобразования, 1 = снимок, 0 = автономная работа,
• B6, B5: выбор канала в режиме моментального снимка, 00 = Sense, 01 = Vin, 10 = ADIN,
• B4: 1 = тестовый режим, возможна запись в регистры AD, 0 = работа,
• B3: 1 = включить, 0 = отключить пейджинг (чтение / запись),
• B2: 1 = включено, 0 = отключено Таймер сброса шины I2C отключен,
• B1, B0: 00, зарезервировано.

Модуль смонтирован на двусторонней печатной плате, чертеж которой вместе с расположением элементов представлен на рисунке.

Механическая конструкция модуля позволяет без проблем работать с различными макетами плат, рекомендуем использовать длинные (30 … 40 мм) SIP-коннекторы, впаянные так, чтобы выводы выступали с обеих сторон печатной платы.

Такой способ установки позволяет удобно использовать контакты, облегчая вывод сигналов и расширение шины I2C.

Настройка модуля I2C

Для быстрой проверки работы модуль можно подключить к шине I2C Raspberry Pi, а источник питания и нагрузку можно подключить к разъему PWR. Используя библиотеку i2ctools, после установки базового адреса с помощью перемычек A1 и A0 (по умолчанию A1, A0 = LL, address = 0x6F) модуль должен быть видимым после чтения шины с помощью команды i2cdetect -y 1.

Результат команды показан на рисунке, установленный 7-битный базовый адрес – 0x6F, а видимый фиксированный глобальный адрес – 0x66.

Схема настроена на работу в непрерывном режиме командой:

i2cset -y 1 0x6f 0x06 0x04

Можем читать регистры с обработанными значениями с помощью команды:

i2cdump -y -r 0x00-0x06 1 0x6f

Вот результат образца:

[email protected]:~ $ i2cdump -y -r 0x00-0x06 1 0x6f
Размер не указан (с использованием доступа к байтовым данным)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a  b c d e f 0123456789abcdef
00: 00 00 13 d0 7f c0 04 . .?????

Значения конвертируются по формуле:

АЦП = ([reg] << 4) + ([reg + 1] >> 4)

Для пар регистров 0/1, 2/3, 4/5 и с учетом коэффициентов преобразования получаем значение тока и напряжения питания и значение вспомогательного канала ADIN. Применяя Arduino можете использовать библиотеку LTC4151-master.

Измерения напряжения – испытания и измерения

Испытания и измерения

Напряжения обычно измеряют, помещая измерительный прибор параллельно измеряемый компонент или цепь (нагрузка). Измерительный прибор должен иметь бесконечный входной импеданс (сопротивление), чтобы он не поглощал энергию от проверяемой цепи и, следовательно, измерить истинное напряжение. точность измерения напряжения зависит от полного импеданса измерительное устройство по сравнению с измеряемой нагрузкой. Когда входное сопротивление измерительного прибора в 10 раз больше измеряемой нагрузки, ошибка обычно допустима. Если эта ошибка недопустима, более высокий вход следует использовать прибор для измерения импеданса.

Метод мультиметра

Обычный элемент контрольно-измерительного оборудования — мультиметр. Мультиметр содержит схема, которая позволяет использовать его как вольтметр, амперметр, или омметр. Обычно оно способно измерение как переменного, так и постоянного напряжения до нескольких сотен вольт. Самый мультиметры имеют высокое входное сопротивление и вряд ли нарушить проверяемую цепь.

Очевидным недостатком аналогового мультиметра является присущий низкая точность, связанная с движениями счетчика (движущимися стрелками), которые используется в мультиметре. При выполнении измерений любым аналоговым мультиметром вы должны знать о неточностях, вызванных параллаксом. Параллакс определяется как кажущееся смещение положения объекта из-за различия двух точек зрения. В этом случае метров, это означает, что позиция указателя метра будет казаться на разное положение на шкале в зависимости от угла, под которым счетчик просматривается.

Аналоговый мультиметр.

Цифровой мультиметр во многих случаях обеспечивает точность около ±0,1%. Они отображают показания в числовом виде. Эти дисплеи прямого считывания устранить проблему параллакса, уменьшить ошибку и увеличить скорость измерения. Данные с этих счетчиков в цифровом формате также могут обрабатываться компьютерами, принтеры и записывающее оборудование. Цифровые мультиметры обычно компактны. и легкий; многие поставляются с перезаряжаемыми батареями, что делает их идеальными для портативное использование в полевых условиях.

Цифровой мультиметр.

Верхние частотные ограничения цифровых мультиметров обычно варьируются от 1 кГц до до более 1 МГц, в зависимости от модели. Их верхние частотные ограничения могут, однако его можно значительно расширить за счет использования дополнительных радиочастотных датчиков. Когда вы выполняете Измерения напряжения переменного тока с помощью цифрового мультиметра, помните, что они Устройства индикации RMS .

Метод осциллографа

Измерение напряжения можно произвести с помощью осциллографа. Осциллографы имеют высокое входное сопротивление и обычно не нагружает тестируемую цепь. Однако осциллографы в первую очередь предназначены для наблюдения за формой сигнала и обычно менее точны, чем другое испытательное оборудование, используемое для измерять постоянное или переменное напряжение.

Осциллограф.

Измерять постоянное напряжение осциллографом удобно только при определенных условиях. обстоятельства; например, когда другие измерения выполняются на одно и то же оборудование с осциллографом или мультиметром. нет в наличии. Неоспоримым преимуществом осциллографа является его способность следить за уровнем пульсаций переменного напряжения на постоянном напряжении. Эта особенность делает осциллограф незаменимый помощник при поиске и устранении неисправностей источников питания постоянного тока с чрезмерная пульсация, вызванная неисправностью компонента.

Основным преимуществом использования осциллографа для измерения напряжения переменного тока является то, что форму волны можно наблюдать; следовательно, ошибки измерения сложного пика напряжения сведены к минимуму.

Если измеряемое напряжение велико и не может быть уменьшено до полезного значения цепями ослабления внутри осциллографа, внешним резистивным или можно использовать емкостный делитель напряжения. Такие делители напряжения часто снабжены испытательными комплектами осциллографов и называются высоковольтными пробниками . Когда измеряется напряжение импульсов или других сложных сигналов, Выбранный высоковольтный датчик должен быть сконструирован таким образом, чтобы не искажать измеряемое значение. сигнал. Большинство пробников имеют регулируемые (компенсирующие) конденсаторы, которые используются для настройки симметрии отображаемой формы сигнала. Вы настраиваете пробник, контролируя либо выходной сигнал калибратора осциллограф или заведомо хороший сигнал и регулировка пробника для симметричного отображать.

При использовании осциллографа для измерения напряжения переменного тока убедитесь, что верхнее частотный диапазон осциллографа не превышен; иначе неточно значения будут отображаться. Наиболее часто используемые осциллографы имеют частотная характеристика от постоянного тока примерно до 50 МГц.

Как измерить напряжение | Hioki

Как измеряется напряжение? Напряжение легко измерить с помощью тестера.

• («Тестер» и «мультиметр» часто используются взаимозаменяемо)

Обзор

Поскольку напряжение невозможно увидеть, невозможно проверить, сколько напряжения протекает в цепи, просто взглянув на нее. Однако каждая цепь в электронном устройстве имеет заранее определенное напряжение, необходимое для ее работы, и более высокие напряжения могут привести к повреждению оборудования или телесным повреждениям.
В то же время схемы не будут работать при слишком низком напряжении, поэтому необходимо выяснить, является ли напряжение правильным при неисправности электронного устройства. Эта страница предлагает подробное введение в использование тестеров, которые используются при измерении напряжения, а также некоторые меры предосторожности, касающиеся их использования.

Нужны тестеры для измерения напряжения.

Вам понадобится измерительный инструмент, если вы хотите что-то измерить. Инструменты используются для точного измерения вещей; например, вам понадобится линейка или измерительная лента, если вы хотите измерить длину, весы или весы, если вы хотите измерить вес, и часы, если вы хотите измерить время. Таким образом, используемый инструмент зависит от того, что измеряется.
То же самое относится и к измерению напряжения. Это особенно верно, поскольку вы не можете увидеть или потрогать напряжение. В отличие от физических свойств, вы не можете сделать приблизительную оценку, просто взглянув на него. Следовательно, вам понадобится тестер для измерения напряжения. Некоторые из целей, для которых используются эти инструменты, включают:

• Проверка безопасности
• Проверка качества
• Прогнозирование на основе измеренных значений
• Решение проблем
• Проверка пригодности

Тестеры позволяют тщательно проверить состояние электрических устройств путем измерения напряжения.

Типы тестеров

Тестер доступен в различных вариантах. В этом разделе представлено подробное введение в основные типы доступных тестеров.

Аналоговые тестеры

Аналоговые тестеры позволяют делать интуитивные выводы на основе отклонения стрелки на градуированной шкале. Они измеряют простой набор параметров, и их преимущество заключается в простоте использования. С другой стороны, у них есть недостаток, заключающийся в больших потерях инструмента.

Цифровые мультиметры (DMM)

Цифровые мультиметры отображают результаты своих измерений в числовом виде, что позволяет пользователю получать точные показания. Многие цифровые модели имеют расширенные функции, которые трудно реализовать с помощью аналогового тестера, например расширенные возможности измерения, проверки непрерывности и проверки диодов. Некоторые модели могут даже отправлять данные измерений на компьютер. Кроме того, цифровые модели отличаются низкими инструментальными потерями. Цифровые мультиметры можно классифицировать на основе используемого метода выпрямления.
При выпрямлении среднего значения входной сигнал обрабатывается как синусоида и преобразуется для отображения результатов измерения. Необходима осторожность, так как этот подход подвержен увеличению ошибки измерения, если форма сигнала искажена. Напротив, метод истинного среднеквадратичного значения преобразует и отображает форму волны, включая ее гармонические составляющие, что позволяет прибору отображать значения, характеризующиеся меньшей погрешностью измерения.

Метод истинного среднеквадратичного значения преобразует форму волны, включая ее гармонические составляющие, для отображения с использованием формулы среднеквадратичного значения.
Приборы также можно классифицировать на основе предоставляемых ими функциональных возможностей, например, имеют ли они терминал для измерения тока. Модели высокого класса предлагают большой выбор параметров измерения, в то время как простые модели предоставляют меньше. Высококачественные модели способны выполнять высокоточные измерения в различных областях применения. Однако они и дороже; рекомендуется приобретать инструмент, соответствующий цели, для которой вы планируете его использовать.

Как измерить напряжение тестером

В этом разделе предлагается простая процедура измерения напряжения с помощью цифрового мультиметра.

1. Выберите параметр измерения

Цифровые мультиметры имеют несколько параметров измерения, таких как напряжение, сопротивление, ток и т. д. Сначала установите поворотный переключатель на напряжение. В случае напряжения постоянного тока единица измерения напряжения «В» и метка, обозначающая постоянный ток, отображаются, как показано на рисунке. Для напряжения переменного тока установите параметр, который показывает единицу измерения «В» и отметку, обозначающую переменный ток.

2. Вставьте щупы

Вставьте черный щуп в разъем COM цифрового мультиметра. Также вставьте красный измерительный щуп в клеммы с маркировкой «V» и «mV». Для обеспечения точности измерений перед измерением рекомендуется выполнить настройку нуля.

Если вы измеряете напряжение постоянного тока, красный щуп — положительный, а черный — отрицательный. Если вы измеряете напряжение переменного тока, провода не имеют положительной или отрицательной связи. измерения напряжения, поместите выводы в контакте с обоими концами измеряемой цепи.Таким образом, вы можете измерить значение напряжения.Если вы используете аналоговый прибор, прочтите положение стрелки на градуированной шкале;если вы используете цифровой прибор, считайте числовое значение с дисплея
Вы можете выбрать диапазон измерения для измерения напряжения. Если вы не уверены, насколько велико измеряемое напряжение, начните с самого высокого диапазона и постепенно переключайтесь на более низкие диапазоны по мере необходимости. Если вы используете цифровой тестер, многие модели могут автоматически выбирать диапазон за вас.

Выберите диапазон

Меры предосторожности при измерении напряжения

Существуют некоторые меры предосторожности, которые следует соблюдать при измерении напряжения тестером.

Отодвиньте выводы от тестируемой цепи при изменении диапазона.

Если вам нужно изменить диапазон, сначала отодвиньте измерительные провода от измеряемой цепи. Изменение диапазона, когда выводы находятся в контакте с цепью, может привести к повреждению прибора.

Соблюдайте осторожность при размещении выводов в контакте с тестируемой цепью.

Соблюдайте осторожность, чтобы провода соприкасались только с предполагаемой областью. Неосторожное касание выводов с другими частями цепи может повредить не только прибор, но и электронное устройство, которое вы пытаетесь измерить.

Выберите лучший тестер для вашего приложения

Вам может понадобиться измерить напряжение, чтобы проверить безопасность или качество электронного устройства. Тестеры (мультиметры) необходимы для того, чтобы измерять напряжение. Эти инструменты доступны в аналоговом и цифровом вариантах, и многие из них предлагают ряд удобных функций. Используйте то, что вы узнали здесь, чтобы выбрать тестер, который соответствует вашим потребностям, а затем используйте его для измерения напряжения.