Как правильно подключить вольтамперметр к электрической цепи. Какие существуют типы вольтамперметров. На что обратить внимание при подключении. Каковы основные схемы подключения вольтамперметров.
Что такое вольтамперметр и для чего он нужен
Вольтамперметр — это комбинированный измерительный прибор, объединяющий в себе функции вольтметра и амперметра. Он позволяет измерять как напряжение, так и силу тока в электрической цепи.
Основные функции вольтамперметра:
- Измерение напряжения (в вольтах)
- Измерение силы тока (в амперах)
- Контроль параметров электрической цепи
- Диагностика неисправностей электрооборудования
Вольтамперметры широко применяются при ремонте и обслуживании различной электротехники, в лабораториях, на производстве. Они позволяют быстро получить информацию о состоянии электрической цепи.
Основные типы вольтамперметров
Выделяют несколько основных типов вольтамперметров:
Аналоговые (стрелочные) вольтамперметры
Классические приборы со стрелочным индикатором. Просты в использовании, но менее точны по сравнению с цифровыми.

Цифровые вольтамперметры
Оснащены цифровым дисплеем, обеспечивают высокую точность измерений. Часто имеют дополнительные функции.
Клещевые вольтамперметры
Позволяют измерять ток бесконтактным способом, используя эффект электромагнитной индукции. Удобны для работы с проводниками без нарушения изоляции.
Многофункциональные вольтамперметры
Совмещают функции измерения напряжения, тока, сопротивления и других параметров. Часто называются мультиметрами.
Схема подключения вольтамперметра
Правильное подключение вольтамперметра критически важно для получения точных показаний и безопасной работы. Рассмотрим основные схемы подключения:
Схема измерения напряжения
При измерении напряжения вольтамперметр подключается параллельно участку цепи:
- Положительный щуп прибора — к точке с более высоким потенциалом
- Отрицательный щуп — к точке с более низким потенциалом
- Переключатель режимов устанавливается в положение измерения напряжения
Схема измерения тока
Для измерения силы тока вольтамперметр включается последовательно в разрыв цепи:

- Размыкается участок цепи, где нужно измерить ток
- Прибор подключается последовательно в разрыв
- Переключатель режимов устанавливается на измерение тока
Особенности подключения цифровых вольтамперметров
Современные цифровые вольтамперметры имеют ряд особенностей при подключении:
- Питание прибора должно осуществляться от отдельного источника (обычно 4,5-30В)
- Для измерения больших токов используется внешний шунт
- Провода питания и измерительные провода нельзя путать
- Часто требуется калибровка с помощью подстроечных резисторов
Рассмотрим типовую схему подключения цифрового вольтамперметра:
- Черный провод питания — на общий минус схемы
- Красный провод питания — на положительный полюс питания (4,5-30В)
- Желтый провод — для измерения напряжения
- Синий и черный толстые провода — для измерения тока через шунт
Рекомендации по подключению вольтамперметров
Чтобы обеспечить корректную работу вольтамперметра, следуйте этим рекомендациям:
- Внимательно изучите инструкцию и схему подключения конкретной модели
- Проверьте соответствие диапазонов измерения прибора параметрам исследуемой цепи
- Используйте качественные измерительные провода с надежной изоляцией
- При измерении больших токов обязательно применяйте внешний шунт
- Не превышайте максимально допустимые значения напряжения и тока для прибора
- Периодически проводите калибровку вольтамперметра
Меры безопасности при работе с вольтамперметром
При использовании вольтамперметра важно соблюдать правила электробезопасности:

- Не проводите измерения при повреждении изоляции прибора или проводов
- Не касайтесь оголенных проводников и металлических частей схемы при измерениях
- При работе с высоким напряжением используйте инструменты с изолированными ручками
- Не превышайте предельно допустимые значения напряжения и тока для прибора
- Перед каждым измерением проверяйте правильность подключения и выбора пределов
Типичные ошибки при подключении вольтамперметров
При работе с вольтамперметрами новички часто допускают следующие ошибки:
- Неправильный выбор режима измерения (напряжение/ток)
- Подключение для измерения тока без разрыва цепи
- Превышение допустимых пределов измерения
- Неверное подключение проводов питания и измерительных проводов
- Отсутствие калибровки прибора перед измерениями
Внимательность при подключении и соблюдение инструкций позволит избежать этих ошибок и получить точные результаты измерений.
Заключение
Правильное подключение вольтамперметра — важное условие получения достоверных результатов измерений параметров электрических цепей. Понимание принципов работы прибора, соблюдение схемы подключения и мер безопасности позволит эффективно использовать вольтамперметр в работе. При возникновении сложностей рекомендуется обратиться к инструкции или проконсультироваться со специалистом.

Схема подключения вольтамперметра — tokzamer.ru
Защита от переполюсовки
Данное зарядное устройство не боится короткого замыкания на выходе, но при переполюсовке может выйти из строя. Для защиты от переполюсовки, в разрыв плюсового провода идущего к аккумулятору можно установить мощный диод Шоттки. Такие диоды имеют малое падение напряжения при прямом включении. С такой защитой, если перепутать полярность при подключении аккумулятора, ток протекать не будет. Правда этот диод нужно будет установить на радиатор, так как через него при заряде будет протекать большой ток.
Подходящие диодные сборки применяются в компьютерных блоках питания. В такой сборке находятся два диода Шоттки с общим катодом, их нужно будет запараллелить. Для нашего зарядного устройства подойдут диоды с током не менее 15 А.
Нужно учитывать, что в таких сборках катод соединен с корпусом, поэтому эти диоды нужно устанавливать на радиатор через изолирующую прокладку.
Необходимо еще раз отрегулировать верхний предел напряжения, с учетом падения напряжения на диодах защиты. Для этого, потенциометром напряжения на плате DC-DC преобразователя нужно выставить 14.5 вольт измеряемых мультиметром непосредственно на выходных клеммах зарядного устройства.
Модель DigiTOP
Этот цифровой вольтметр-амперметр постоянного тока выпускается с опорными диодами. Счетчик в нем предусмотрен двухразрядного типа. Проводимость компаратора находится на отметке в 3.5 мк. Микроконтроллер применяется с выпрямителем. Чувствительность тока у него довольно высокая. Источником питания выступает обычная батарейка.
Резисторы используются в приборе коммутируемого типа. Стабилизатор в данном случае не предусмотрен. Триод установлен только один. Непосредственно преобразование тока происходит довольно быстро. Для бытового использования этот прибор подходит хорошо. Фильтры для увеличения точности измерения предусмотрены.
Если говорить про параметры вольтметра–амперметра, то важно отметить, что рабочее напряжение находится на уровне 12 В. Потребление тока в данном случае равняется 0.5 А
Минимальное разрешение представленного прибора составляет 1 мА. Сопротивление шунта располагается на отметке в 2 Ом.
Коэффициент деления вольтметра-амперметра только 0.7. Максимальное разрешение указанной модели составляет 15 мА. Непосредственно процесс преобразования тока занимает не более 340 мс. Допустимая ошибка указанного прибора располагается на уровне в 0.1 %. Минимальное давление система выдерживает в 12 кПа.
Самодельные устройства
Как сделать вольтметр своими руками, для чего он нужен, как устроен, как подключается вольтметр, как пользоваться вольтметром — вот неполный перечень вопросов, которые возникают у начинающих радиолюбителей и простых пользователей. Принцип действия вольтметра или принцип работы вольтметра был рассмотрен ранее при рассмотрении разных его типов и видов.
При совсем небольших затратах можно самостоятельно его изготовить. Основной его частью является стрелочный измерительный прибор. На шкале присутствует обозначение напряжения — латинская буква «V». Конечно, желательно иметь вольтметр с необходимым диапазоном измерения. В левой части шкалы должна быть отметка «О», а в правой — число, которое показывает предельное значение напряжения, измеряемого этим прибором.
Это значение определяется величиной добавочного резистора, находящегося в корпусе готового прибора и током полного отклонения стрелки микроамперметра.
Часто при работе приходится измерять значения напряжений в широком диапазоне. Для обеспечения допустимой точности приходится использовать одну общую шкалу с набором добавочных сопротивлений. Их количество зависит от величин напряжений, которые необходимо измерять при работе.
Использование добавочных сопротивлений дают возможность измерять напряжения, величины которых больше последнего числа шкалы. Для измерения напряжений меньшего значения с достаточной точностью необходимо найти прибор с числом максимального значения шкалы меньшей величины или переделать существующий путём изменения величины добавочного сопротивления в корпусе прибора.
Входное сопротивление стрелочного вольтметра оценивается показателем относительного (удельного) сопротивления. Единица его измерения — кОм/В. То есть для разных значений измеренного напряжения величина входного сопротивления прибора будет разной. Отсюда вывод — наибольшей точности измерения соответствует правая часть шкалы. Внутреннее сопротивление вольтметра здесь имеет большее значение и его подключение оказывает меньшее негативное воздействие на работу схемы. Необходимо выбирать прибор с большей величиной удельного сопротивления.
Если приходится измерять переменное напряжение, то при небольшом усложнении схемы самодельного прибора можно решить и эту задачу. Входное напряжение необходимо выпрямить, сделать его однополярным.
Ток для нормальной работы микроамперметра прибора должен протекать по обмотке рамки прибора только в одном направлении (клеммы прибора имеют маркировку «+» и «-«). Только в этом случае стрелка прибора отклонится. Выпрямление может быть однополупериодным или двухполупериодным. Это зависит от выбранной схемы выпрямителя. При определении реальной величины напряжения показания стрелочного прибора разделить примерно на 3 (выпрямление однополупериодное) или на 1,5 (выпрямление двухполупериодное).
Вольтметр на базе микроамперметра
Если в вашем распоряжении не окажется готового вольтметра Ц24, рис.4, то вместо него можно применить любой микроамперметр с током полного отклонения стрелки 100… 1500 мкА, например, М2001/1,М2003-М1. При применении более чувствительного микроамперметра, резистор R2 должен быть установлен на значительно большее сопротивление
При выборе микроамперметра нелишним будет обратить внимание на то, какое у него должно быть рабочее положение – вертикальное или горизонтальное
Для калибровки прибора используют автотрансформатор и мультиметр. При отсутствии профессионального измерительного оборудования можно воспользоваться любительскими мультиметрами «среднего класса», например, типа MY-67, MY-68, М320, TJ1-4M.
Желательно наличие не менее трех контрольных приборов, одновременно включенных параллельно калибруемому измерителю. К сожалению, популярные у многих цифровые мультиметры низшей ценовой категории серий М-8хх, обычно не обеспечивают приемлемой точности измерений напряжения переменного тока 50 Гц.
Изготовленный прибор можно смонтировать, например, на корпусе установленного в гараже предохранительного щитка, магнитного пускателя или зарядного устройства для автомобильного аккумулятора. Если найдется свободное место на передней панели лабораторного блока питания, корпусе сетевого разветвителя, водонагревателя или другого устройства с сетевым питанием, то установка такого вольтметра повысит эксплуатационные качества модернизированного аппарата.
Высокое входное сопротивление цифровых мультиметров может дать ошибочный результат при измерении напряжений у источников питания при обрыве в измеряемой цепи. Или, например, при измерении ЭДС севшего гальванического элемента CR2032 мультиметром с входным сопротивлением 20 МОм без нагрузочного резистора дает результат 3.2 В, а при измерении напряжения стрелочным мультиметром ТЛ-4М с входным сопротивлением 30 кОм результат был 1.8 В. В таких ситуациях удобнее пользоваться вольтметрами с относительно низким сопротивлением.
Принципиальная схема несложного вольтметра постоянного тока показана на рис.5. В наличии имелся распространенный в прошлом веке щитовой микроамперметр М4200 со шкалой на 75 В. Чтобы не изготавливать другую шкалу, было решено на его основе изготовить вольтметр с четырьмя диапазонами: 0.75, 7.5, 75 и 750 В. Входное сопротивление вольт-метра на диапазоне 0.75 В составляет около 0.75 кОм. на других диапазонах кратно этому значению, т.е. на диапазоне «750 В- – 750 кОм.
При нажатой кнопке SA1.1 вольтметр работает на диапазоне «0.75» В. Напряжение на РА1 поступает через токоограничительный резистор R1, терморезистор RT1 с положительным температурным коэффициентом сопротивления и замкнутые контакты переключателя SA1. Диоды VD1, VD2 защищают PVI от повреждения при перегрузке.
В случае, если, например, на вход вольтметра будет ошибочно подано сетевое напряжение 230 В переменного тока или его выпрямленное значение с конденсатора фильтра 300…350 В, терморезистор RT1 быстро разогреется, его сопротивление резко увеличится, ток в цепи будет ограничен до 2.5 мА, что безопасно для R1, VD1, VD2, PV1. В случае если бы в цепи вместо терморезистора был включен только один R1 соответствующего сопротивления, этот резистор был бы мгновенно поврежден.
Таким образом, из-за человеческих ошибок и отсутствия у недорогих измерительных приборов элементов защиты в мире было повреждено немало мультиметров. Некоторые цифровые мультиметры средней и высокой ценовой категории оснащаются такой же защитой на терморезисторе или электромагнитным выключателем.
При нажатии на кнопку SA1.2 в цепь включается токоограничительный резистор R3, вольтметр будет работать на диапазоне «7.5 В». При включении диапазона «75 В- последовательно с R3 включается резистор R4, а на диапазоне «750 В» ток на PV1 будет поступать через все токоограничительные резисторы в измеряемой цепи.
Прибор дополнительно оснащен узлом «индикатора фазы», собранном на R2, HL1. Хотя этот узел может быстро определить фазный провод в сетевой розетке, как и многочисленные «отвертки- индикаторы», его назначение несколько иное – оперативно отслеживать утечки сетевого напряжения во вторичную цепь в незаземленных источниках питания. Это необходимо для оценки рисков повреждения при работе с устройствами, содержащими полевые, СВЧ транзисторы, МОП, КМДП микросхемы, чувствительные к повреждениям диоды, светодиоды.
Поделиться в соцсетях
На этом рисунке изображена схема подключения вольтметра и амперметра с отдельным токоизмерительным шунтом к блоку питания.
Параметры не ниже выходных БП: Uвх — Никакого спама, только полезные идеи!
Питание прибора должно находиться в рамках 4, В. Это и послужило поводом для написания данной статьи, ведь, скорее всего, мы не одни, которые столкнулись с вопросами подключения WR к цепям измерения.
Нижний начинается не от 0, и даже верхний предел вызывает сомнения, в даташите на HT Holtek он ограничен 24V, оригинального даташита не нашел. Также в Интернете встречаются иные модификации этого модуля, но суть переделок от этого не меняется — если Вам попался не такой модуль, просто скорректируйте схему по плате, выпаяв индикатор или прозвонив цепи тестером и вперед! С2 — предположительно 0. Первые три шнура чаще всего объединены для удобства.
Метки: вольтметр, амперметр
На этом рисунке изображена схема подключения вольтметра амперметра первой модели к зарядному устройству из компьютерного блока питания. Поэтому я решил написать специально отдельную статью, в которой подробно расскажу, как и каким образом подключить китайский вольтметр амперметр к зарядному устройству или самодельному регулируемому блоку питания. Таким же образом нужно соединить тонкий красный и желтый контакты. Потребление энергии менее 20 мА.
Подав питание на схему, индикатор начнет светиться. Большинство моделей имеют на своем корпусе специальные резисторы. Не сразу и не вовремя выяснилось, что вход питания у него гальванически связан с минусовым входом шунта. Толстые провода: Черный минус амперметра, синий выход амперметра, красный вход вольтметра. Вывод — вполне сносный измерительный прибор, позволит примерно понять проходящий ток и измерить напряжение, но только до 24 вольт.
Как подключить вольтамперметр к зарядному устройству — подборка схем
Разрешение 0,28 дюйма. Также BY42A можно встретить в двух вариантах исполнения платы, но цветовая маркировка проводов остается прежней. На AliExpress предлагается похожий измеритель на стм8с, но если посмотреть распиновку, это не он. Минус внешнего источника подать на общий провод схемы. Данный вольтметр, амперметр удобен еще и тем, что он реализуется в уже откалиброванном состоянии.
Это вносит ощутимую погрешность при питании индикатора от того-же источника, с которого измеряется ток погрешность вплоть до ампера с моим шунтом на 50А! Дело в том, что если подключить вольтметр амперметр к регулируемому выходу блока питания, то при понижении напряжения менее 4. Достаточно будет подключить зарядное, где установлен вольтамперметр к батареи, и мы увидим какое сейчас на ней напряжение. Здесь весьма часто протягивает руку помощи Алиэкспресс, оперативно поставляя китайские цифровые измерительные приборы.
Вольтметр 100V + амперметр 50А подключаем шунт digital voltmeter ammeter
Схема подключения блока
Почти все они малогабаритные и могут быть установлены в небольшие корпуса блоков питания. Здесь весьма часто протягивает руку помощи Алиэкспресс, оперативно поставляя китайские цифровые измерительные приборы.
Но новичкам ввод в эксплуатацию подключение в схему ампервольтметра может оказаться задачей проблематичной, т. Сегменты светятся прилично ярко, цветовая гамма подобрана очень удачно.
Измеряемое напряжение В; ток А.
А ток на выходе легко достигал практически одного ампера. Подключение При помощи вольтметра можно измерить текущее напряжение в сети электроснабжения.
За небольшую плату можно узнать, работает ли техника в подходящих условиях. Подав питание на схему, индикатор начнет светиться. Практически близнец прошлого вольтметра, отличается маркировкой проводов и сниженной ценой.
При неправильном подключении табло прибора будет показывать нулевые значения. Подав питание на схему, индикатор начнет светиться.
Чтобы он начал измерять напряжение менее 3 Вольт, нужно выпаять резистор-перемычку R1 и на ее правую по схеме контактную площадку подать напряжение В с внешнего источника выше можно, но нежелательно — стабилизатор DA1 сильно греется. Поскольку на странице продавца нет данной информации, то пришлось покопаться в сети и набросать пару схем. Толстые провода: черный минус амперметра, красный выход амперметра. Достаточно будет подключить зарядное, где установлен вольтамперметр к батареи, и мы увидим какое сейчас на ней напряжение. Иногда бывают амперметры без встроенного токоизмерительного шунта.
Простое и красивое техническое решение. Нижняя граница 0,1 В и 0,01 А. Поскольку на странице продавца нет данной информации, то пришлось покопаться в сети и набросать пару схем. Дело в том, что если подключить вольтметр амперметр к регулируемому выходу блока питания, то при понижении напряжения менее 4. Не каждый сразу поймет, какой провод, куда нужно подключать, а инструкции обычно только на китайском языке. Как подключить Вольтамперметра DC 100v 10a часть 2
Столкнулся с печальной и незадокументированной особенностью китайских вольтамперметров типа DSN-VC288. Данное устройство предполагалось к использованию в зарядном устройстве для автомобильных АКБ.
Само устройство представляет собой переделанный блок питания стандарта AT от компьютера. Описание переделок блока питания и фотографии опубликую позже. Сейчас опишу суть возникшей проблемы.
Схема АЦП вольтамперметра питается от внутреннего источника +24 вольта в блоке питания (цепь питания микросхемы управления TL494CN). Шунт амперметра был использован в качестве датчика тока для схемы ограничения тока в зарядном устройстве. Простое и красивое техническое решение. Всё работает, НО! Амперметр завышает показания. Для контроля тока последовательно с нагрузкой был включен стрелочный амперметр. Результаты убили насмерть:
Стрелочный прибор показывает 0,6 ампера, DSN-VC288 0,97 ампера.Стрелочный прибор показывает 4,0 ампера, DSN-VC288 5,67 ампера.
Налицо нелинейность шкалы цифрового амперметра. Пробовали питать его от отдельного линейного источника питания 12 вольт — показания стрелочного и цифрового амперметров совпадают. Делаем печальный вывод о влиянии импульсных помех на точность и линейность показаний цифрового вольтамперметра. Кстати, показания напряжения он тоже завышает на 0,3 вольта.
Повод задуматься о правомерности установки таких вольтамперметров в устройства с импульсными помехами. Видел много подобных зарядных устройств с такими вольтамперметрами. А вот насколько реальны их показания — вопрос открытый! Видимо, эти вольтамперметры предназначены для использования в НЧ технике с питанием от промышленной сети переменного тока. Китайцы об этом, конечно, стыдливо умалчивают!
Что остаётся? Буду ставить стрелочный амперметр, этот не врёт.
Вольтамперметр ВА-240
ВОЛЬТАМПЕРМЕТР ТИПА ВА-240ТУ 25.04.023-78Е
Щитовые малогабаритные вольтамперметр типа ВА-240 предназначены для измерений в цепях постоянного тока.В вольтамперметре ВА-240 измерительным прибором является милливольтметр магнитоэлектрической системы, основанный на действии постоянного магнита на подвижную рамку с протекающим через нее постоянным током. При работе прибора в качестве амперметра на рамку его подключается падение напряжения, снимаемое с наружного шунта, включенного в электрическую сеть последовательно нагрузке. При работе прибора в качестве вольтметра на рамку его через большое добавочное сопротивление подключается (при нажатии кнопки переключателя) напряжение электрической цепи.Исполнение приборов обыкновенное.Приборы магнитоэлектрической системы. Измерительный механизм помещен в металлический корпус и смонтирован на пластмассовом основании. Под окном для рассматривания шкалы помещена букса корректора, поворотом которой производится установка стрелки на нулевую отметку шкалы при включенном токе или напряжении. Кроме того, у вольтамперметра ВА-240 на лицевой стороне смонтирована кнопка для переключения прибора с измерения тока на измерение напряжения.
ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ
типоразмер прибора | Предел измерений | цена деления шкалы | Способ включения |
ВА-240 | (20…0…60) А(0…30) В | 5А2,5В | с шунтом ША-240непосредственно |
Основная погрешность на всех отметках шкалы: при работе вольтметром ±2%; при работе амперметром ±(2 + у)%, где у —основная погрешность шунта. Падение напряжения между потенциальными зажимами наружного шунта 75 мВ. Падение напряжения на амперметровой цепи ВА-240 с соединительными проводами 0,035 Ом при полном отклонении стрелки вправо от нуля 75 мВ. Ток полного отклонения для вольтметровой цепи ВА-240 7,5 мА. Габаритные размеры вольтамперметров ВА-240 не более Ø60Х93,5 мм.Масса вольтамперметра ВА-240 0,4 кг.Вольтамперметры ВА-240 предназначены для утопленного монтажа и крепятся к щиту с помощью крепежного кольца.Вольтамперметр ВА-240 работает при температуре окружающего воздуха (—50… + 50) °С и относительной влажности до 98%. Вольтамперметры ВА-240 работают при вибрационных ускорениях до 40 м/с2 при частоте вибрации (10… 120) Гц.
Как подключить вольтамперметр к зарядному устройству — подборка схем
Мы выбрали 4 самых распространенных вольтамперметров, которые используют умельцы в своих устройствах. Диапазоны измерений большинства приборов составляют 0-100 В, а также имеют встроенный шунт на 10 А. Принцип подключения у них очень похож, но есть свои нюансы.
Измеряемое напряжение 0-100 В; ток 0-10 А. Питание прибора должно находиться в рамках 4,5-30 В.
YB27VA схема подключения
Вольтметр амперметр YB27VA имеет аналогичные параметры по диапазону измерений тока и напряжения. Единственным отличием становиться другая компоновка платы и цветовая маркировка проводов.
Примерная цена составляет 3,5-4,5 у.е., на плате также присутствуют подстроечные резисторы.
DSN-VC288 схема подключения
Вольтметр амперметр DSN-VC288 также является одним из самых популярных у радиолюбителей. Цена его колеблется в пределах 4 у.е.
Многие, кто сталкивался с такими приборами жалуются на плохое качество калибровочных резисторов.
Налаживание
В общем-то оно совсем несложное. Начнем с вольтметра. Сначала замкнем между собой выводы 10 и 11 D1, и подстройкой R4 выставим нулевые показания. Затем, убираем перемычку, замыкающую выводы 11-10 и подключаем к клеммам «нагрузка» образцовый прибор, например, мультиметр.
Регулируя напряжение на выходе источника, резистором R5 настраиваем калибровку прибора так, чтобы его показания совпадали с показаниями мультиметра. Далее, налаживаем амперметр. Сначала, не подключая нагрузку, регулировкой резистора R5 устанавливаем его показания на ноль. Теперь потребуется постоянный резистор сопротивлением 20 От и мощностью не ниже 5W.
Устанавливаем на блоке питания напряжение 10V и подключаем этот резистор в качестве нагрузки. Подстраиваем R5 так чтобы амперметр показал 0,50 А.
Можно выполнить калибровку и по образцовому амперметру, но мне показалось удобнее с резистором, хотя конечно на качество калибровки очень влияет погрешность сопротивления резистора.
По этой же схеме можно сделать и автомобильный вольтметр. Схема такого прибора показана на рисунке 4. Схема от показанной на рисунке 1 отличается только входом и схемой питания. Этот прибор теперь питается от измеряемого напряжения, то есть, измеряет напряжение, поступающее на него как питающее.
Напряжение от бортовой сети автомобиля через делитель R1-R2-R3 поступает на вход микросхемы D1. Параметры этого делителя такие же как в схеме на рисунке 1, то есть для измерения в пределах 0…99.9V.
Но в автомобиле напряжение редко бывает более 18V (больше 14,5V уже неисправность). И редко опускается ниже 6V, разве только падает до нуля при полном отключении. Поэтому прибор реально работает в интервале 7…16V. Питание 5V формируется из того же источника, с помощью стабилизатора А1.
Лыжин Р. РК-2010-04.
Погрешности измерений
Погрешность измерений вольтметра напрямую связана с При этом следует учитывать напряжение наводки на выходе. Чаще всего помехи общего вида изменяют параметры сопротивления. В результате данный показатель может значительно уменьшиться. На сегодняшний день имеется три проверенных способа борьбы с разного рода помехами в вольтметрах. Первый прием заключается в применении проводов экранированного типа
При этом вход электрической цепи очень важно изолировать от оборудования
Второй способ заключается в наличие интегрирующего элемента. В результате период помехи можно значительно уменьшить. Наконец, последним приемом принято считать установку специальных фильтров на вольтметры. Основной их задачей является повышение сопротивления в электрической цепи. В результате амплитуда помехи на выходе после блока значительно уменьшается. Также следует отметить, что многие системы преобразователей способны значительно увеличить скорость измерений. Однако при повышении производительности снижается точность регистрации данных. В итоге такие преобразователи могут быть причиной больших помех в электрической цепи.
К блоку питания
Блоки питания, выполняют важную роль, выравнивают показания сети до нужного состояния. При неправильной работе они могут сильно навредить дорогому оборудованию, вызывая перегрев. Для того чтобы избежать проблем при их работе, а особенно в тех случаях, когда блок питания изготавливается вручную, желательно использовать недорогой амперметр, вольтметр.
Из Китая можно заказать самые разные модели, но для стандартных устройств, работающих от домашней сети подойдут такие, которые измеряют ток от нуля до 20 А, а напряжение до 220 В. Почти все они малогабаритные и могут быть установлены в небольшие корпуса блоков питания.
Большинство устройств может быть отрегулировано при помощи встроенных резисторов. К тому же, они обладают высокой точностью, практически 99%. На табло выведены шесть позиций по три на напряжение и силу тока. Питаться они могут как от отдельного, так и от встроенного источника.
Для подключения вольтметра нужно разобраться с проводами, таких насчитывается пять:
- Три тонких. Черный минус, красный плюс, желтый для измерения разницы.
- Два толстых. Красный плюс, черный минус.
Первые три шнура чаще всего объединены для удобства. Подключение может осуществляться через специальный гнездовой разъем, или при помощи спайки.
- Необходимо решить от какого источника питания будет работать прибор, отдельного или встроенного.
- Черные провода соединяются и припаиваются на минус БП. Таким образом, создается общий минус.
- Таким же образом нужно соединить тонкий красный и желтый контакты. Они подключаются к питающему контакту.
- Оставшийся красный контакт будет соединяться с электрической нагрузкой.
При неправильном подключении табло прибора будет показывать нулевые значения. Для того чтобы измерения были максимально приближены к действительным, нужно правильно соблюдать полярность питающих контактов. Только подключение толстого красного провода к нагрузке даст приемлемый результат.
Подключение вольтметра в цепь: рекомендации
Первое, о чем надо знать: если включить прибор в цепь последовательным способом, он может выйти из строя.
Схема подключения вольтметра к цепи.
Вольтметр подключается таким способом, чтобы его мощное сопротивление не меняло показатели измерений. При последовательном подсоединении мощность тока в цепи станет минимальной.
Правильно устройство подсоединяется в цепь параллельно ее части: так оно не влияет на течение токов, потому и сопротивление необходимо большое. Не нужно путать вольтметр с амперметром, который включается последовательно, потому что сопротивления в нем должно быть минимум.
Ток, который течет через прибор, намного меньше протекающего по тестируемой области цепи. Внутри его нет влияющих сил. Разность концов клемм одинаковая с напряжением, потому он измеряет его.
Подсоединение прибора выглядит так. Для замеров напряжения, которое есть меж двух выбранных точек в электрической цепи, его просто нужно присоединить к ним так, чтобы такое подсоединение находилось параллельно источнику питания. Вольтметр не оказывает практически никакого влияния на ток, вследствие его пропускания через себя, поскольку создается специально для этого со значительным сопротивлением. Поэтому он не причиняет никаких утрат энергии.
С целью расширить диапазон замеров последовательно к обмотке устройства монтируют дополнительный резистор. В таком случае на измеритель идет лишь часть измеряемого тока, она является пропорциональной сопротивлению прибора. При известном резисторном сопротивлении у вольтметра определяют показатель напряжения.
Такой резистор встраивается внутрь прибора, он одновременно используется с целью уменьшения влияния температур среды на показатели вольтметра. Для этого он изготавливается из материала с низким температурным коэффициентом, его сопротивление меньше такового в катушке, и поэтому общее сопротивление прибора почти не зависит от температуры.
Принципиальная схема вольтметра
Теперь ближе к схеме. На рисунке 1 показана схема вольтметра, измеряющего напряжение от 0 до 100V (0…99,9V). Измеряемое напряжение поступает на выводы 11-10 (вход) микросхемы D1 через делитель на резисторах R1-R3.
Конденсатор C3 исключает влияние помех на результат измерения. Резистором R4 устанавливают показания прибора на ноль, при отсутствии входного напряжения А резистором R5 выставляют предел измерения так чтобы результат измерения соответствовал реальному, то есть, можно сказать, им калибруют прибор.
Рис. 1. Принципиальная схема цифрового вольтметра до 100В на микросхемах СА3162, КР514ИД2.
Теперь о выходах микросхемы. Логическая часть СА3162Е построена по логике ТТЛ, а выходы еще и с открытыми коллекторами. На выходах «1-2-4-8» формируется двоичнодесятичный код, который периодически сменяется, обеспечивая последовательную передачу данных о трех разрядах результата измерения.
Если используется дешифратор ТТЛ, как, например, КР514ИД2, то его входы непосредственно подключаются к данным входам D1. Если же будет применен дешифратор логики КМОП или МОП, то его входы будет необходимо подтянуть к плюсу при помощи резисторов. Это нужно будет сделать, например, если вместо КР514ИД2 будет использован дешифратор К176ИД2 или CD4056.
Выходы дешифратора D2 через токоограничивающие резисторы R7-R13 подключены к сегментным выводам светодиодных индикаторов Н1-НЗ. Одноименные сегментные выводы всех трех индикаторов соединены вместе. Для опроса индикаторов используются транзисторные ключи VT1-VT3, на базы которых подаются команды с выходов Н1-НЗ микросхемы D1.
Эти выводы тоже сделаны по схеме с открытым коллектором. Активный ноль, поэтому используются транзисторы структуры р-п-р.
Оцените статью:Схема подключения DC вольтамперметра | Электрик по-жизни
Привет, друзья!
Вчера была статья, какой выбрать китайский вольтамперметр, сегодняшняя статья, как его правильно подключить.
Вольтамперметры для постоянного напряженияВольтамперметры для постоянного напряжения
Купленные в Китае модули для электронных самоделок, как правило, не сопровождаются инструкцией, тут уж как говориться или в интернете ищи схему подключения или должен знать.
К последним я точно не отношусь, поэтому прилагаю схемы подключения вольтамперметра и описание к ним, как некая шпаргалка для себя, а может и вам когда пригодиться.
В комплекте с прибором идет два разъёма с проводами типа «мама». Два толстых провода (на схеме они тоже толстые), три тонких с раскраской как на фото, кстати у меня в комплекте вместо желтого был белый, не беда, китайцы любит делать сюрпризы.
Толстые провода отвечают за показания амперметра. Тонкие: черный — минус, красный питание — дисплея, жёлтый (белый) показания вольтметра.
Схемы подключения Вольтамперметра
Точнее их три, рассмотрим все.
Первая схема
Схема для подключения вольтамперметра напряжением от 5 до 30 Вольт, подходит для обычного контроля напряжения от источника питания.
- Аккумулятор
- Блок питания
Схема N1
На этой схеме все понятно, цепляешь как нарисовано и будет тебе счастье, комментарии думаю не требуются. Главное, чтобы напряжение было не меньше 5 Вольт и не больше 30 В, почему об этом ниже.
Вторая схема
Эта схема монтажа уже пойдет для подключения лабораторного блока питания и зарядного устройства автомобильного аккумулятора, но для её реализации потребуется прикупить регулируемый преобразователь.
Схема N2Схема N2
Почему на ней красный провод подключен до преобразователя, а желтый провод после?
Потому, что дисплей DC вольтамперметра должен получать напряжение не ниже 5 В и не выше 30 В, а оно осуществляется красным проводом. При напряжении меньше 5 В дисплей погаснет, при напряжении больше 30 В может выйти из строя, не знаю есть ли там защита по напряжению, врать не буду.
Желтый провод снимает показания на выходе, а дисплей отображает реальное положение дел после преобразователя, т.е. от 0 до 30 вольт в данном случае.
Третья схема
Третья схема для индикации напряжения от 0 до 100 В.
Схема N3Схема N3
На этой схеме красный и черный тонкие провода подключены к отдельному источнику питания, это может быть как аккумулятор, так и блок питания главное, чтобы на нем было напряжение от 5 до 30 вольт.
А выводить реальное напряжение от 0 до 100 вольт на дисплей будет желтый провод.
Надеюсь я объяснил более или менее понятно.
P.S. В схемах 1 и 2 черный тонкий провод можно не подключать.
А на сегодня всё.
Спасибо, что дочитали статью до конца.
Надеюсь она была вам полезна и интересна.
Понравилась статья, ставьте палец вверх.
Следите за новостями, подписывайтесь на наш канал.
Впереди ещё много интересного!Самодельный блок питания из китайского вольтамперметра
Я уже делал пару обзоров подобной штучки (см. фото). Те девайсы заказывал не для себя, для знакомых. Удобный прибор для самодельной зарядки, и не только. Я тоже позавидовал и решил заказать уже для себя. Заказал не только вольтамперметр, но и самый дешёвый вольтметр. Решил собрать блок питания для своих самоделок. Что из них поставить определился только после того, как собрал изделие полностью. Наверняка найдутся люди, кому интересно.Заказал 11ноября. Была небольшая скидка. Хотя итак цена невысокая.
Посылка шла больше двух месяцев. Продавец дал левый трек от Wedo Express. Но всё же посылка дошла и всё работает. Формально никаких претензий нет.
Так как именно этот девайс и решил вживить в свой блок питания, то расскажу про него чуть подробнее.
Приборчик пришёл в стандартном полиэтиленовом пакете, «пропупыренном» изнутри.
В данный момент товар недоступен. Но это некритично. На Али сейчас много предложений от продавцов с хорошим рейтингом. Причём, цена неуклонно снижается.
Девайс был дополнительно запаян в антистатический пакет.
Внутри собственно прибор и провода с разъёмами.
Разъёмы с ключом. Наоборот не вставить.
Размеры просто миниатюрные.
Смотрим, что написано на странице продавца.
Мой перевод с корректировками:
-Измеряемое напряжение: 0-100В
-Минимальное разрешение (В): 0,01В
-Ток потребления: 15мА
-Измеряемый ток: 0,03-10А
-Минимальное разрешение (А): 0,01А
Всё тоже самое, но очень кратко, сбоку изделия.
Сразу разобрал и заметил, что незначительных деталей не хватает.
А вот в предыдущих модулях это место было занято конденсатором.
Но и цена у них отличалась в бОльшую сторону.
Все модули похожи как близнецы-братья. Опыт подключения тоже имеется. Мелкий разъём предназначен для запитки схемы. Кстати, при напряжении ниже 4В синий индикатор становится практически невидим. Поэтому следуем техническим характеристикам устройства, менее 4,5В не подаём. Если хотите с помощью этого девайса измерять напряжения ниже 4В, необходимо запитывать схему от отдельного источника через «разъём с тонкими проводами».
Ток потребления устройства 15мА (при питании от 9В «кроны»).
Разъём с тремя толстыми проводами – измерительный.
Есть два регулятора точности показаний (IR и VR). На фото всё понятно. Резисторы стрёмные. Поэтому часто крутить не рекомендую (сломаете). Красные провода – это выводы для напряжения, синий для тока, чёрные – «общие» (соединены между собой). Цвета проводов соответствуют цвету свечения индикатора, не запутаетесь.
Головная микросхема без названия. Оно когда-то было, но его уничтожили.
А теперь проверю точность показаний при помощи образцовой установки П320. Подал на вход калиброванные напряжения 2В, 5В, 10В, 12В 20В, 30В. Изначально прибор занижал на одну десятую вольта на некоторых пределах. Погрешность несущественная. Но я подстроил под себя.
Видно, что показывает практически идеально. Подстраивал правым резистором (VR). При вращении подстроечника по часовой стрелке добавляет, при вращении против – уменьшает показания.
Теперь посмотрю, как измеряет силу тока. Запитываю схему от 9В (отдельно) и подаю образцовый ток с установки П321
Минимальный порог, с которого начинает правильно измерять ток 30мА.
Как видим, ток измеряет достаточно точно, поэтому крутить подгоночный резистор не буду. Прибор измеряет правильно и при токах больше 10А, но при этом начинает нагреваться шунт. Скорее всего, ограничение по току именно по этой причине.
При токе 10А тоже долго гонять не рекомендую.
Более детальные результаты калибровки свёл в таблицу.
Приборчик мне понравился. Но недостатки имеются.
1.Надписи V и A нанесены краской, поэтому в темноте видны не будут.
2.Прибор измеряет ток только в одном направлении.
Хотел бы обратить внимание на то, что казалось бы одни и те же приборы, но от разных продавцов, могут в корне отличаться друг от друга. Будьте внимательны.
На своих страницах продавцы частенько публикуют неправильные схемы подключения. В данном случае претензий нет. Вот только немного её (схему) изменил на более понятную глазу.
С этим прибором, по-моему, всё понятно. Теперь расскажу про второй девайс, про вольтметр.
Заказывал в тот же день, но у другого продавца:
aliexpress.com/item/LCD-DC-3-2-30V-Red-LED-Panel-Meter-Digital-Voltmeter-with-Two-wire-MTY3/32231382058.html
Покупал за US $1.19. Даже при сегодняшнем курсе – смешные деньги. Так как в итоге поставил не этот прибор, пройдусь по нему вкратце. При тех же габаритах цифры намного крупнее, что естественно.
У этого прибора нет ни одного подстроечного элемента. Поэтому можно использовать только в том виде, в каком прислали. Будем надеяться на китайскую добросовестность. Но я проверю.
Установка та же самая П320.
Более подробно в виде таблицы.
Этот вольтметр хоть и оказался в несколько раз дешевле вольамперметра, но его функционал меня не устроил. Он не измеряет ток. А напряжение питания совмещено с измерительными цепями. Поэтому ниже 2,6В не измеряет.
Я решил собрать блок питания на более универсальном вольтамперметре. Приборы недорогие. Нагрузки на бюджет никакой не несут. Вольтметр пока полежит в запасе. Главное, чтоб прибор был хороший, а применение всегда найдётся. Как раз из запасника и достал недостающие компоненты для блока питания.
У меня без дела уже несколько лет лежал вот такой набор самоделкина.
Схема простая, но надёжная.
Комплектность проверять бессмысленно, уж много времени прошло, претензии предъявлять поздно. Но вроде всё на месте.
Подстроечный резистор (комплектный) слишком стрёмный. Использовать его не вижу смысла. Остальное всё сгодится.
Все недостатки линейных стабилизаторов я знаю. Городить что-то более достойное у меня нет ни времени, ни желания, ни возможности. Если потребуется более мощный блок питания с высоким КПД, тогда и подумаю. А пока будет то, что сделал.
Сначала я спаял плату стабилизатора.
На работе нашёл подходящий корпус.
Перемотал вторичку торроидального транса на 25В.
Подобрал мощный радиатор для транзистора. Всё это засунул в корпус.
Но одним из самых важных элементов схемы является переменный резистор. Я взял многооборотный типа СП5-39Б. Точность выходного напряжения наивысочайшая.
Вот что получилось.
Немного неказистый, но основная задача выполнена. Все электрические части я от себя защитил, себя тоже защитил от электрических частей:)
Осталось немного «подретушировать». Покрашу корпус из баллончика и сделаю лицевую панель более привлекательной.
На этом всё. Удачи!
Конструкция вольтметра
Добавлено 4 апреля 2021 в 13:49
Сохранить или поделиться
Как было сказано ранее, большинство измерительных механизмов являются чувствительными устройствами. Некоторые механизмы Д’Арсонваля имеют номинальный ток отклонения на полную шкалу всего 50 мкА при (внутреннем) сопротивлении провода менее 1000 Ом. Это делает возможным создание вольтметра со значением полной шкалы всего 50 милливольт (50 мкА х 1000 Ом)! Чтобы сконструировать вольтметр с практически применимыми размерами шкал (более высокими напряжениями) на основе таких чувствительных измерительных механизмов, нам нужно найти способ уменьшить измеряемую величину напряжения до уровня, с которым может работать механизм.
Измерительный механизм Д’Арсонваля
Давайте начнем наш пример с задачи с измерительным механизмом Д’Арсонваля, имеющим номинальное значение 1 мА для отклонения стрелки на полную шкалу и сопротивление катушки 500 Ом:
Рисунок 1 – Измерительный механизм Д’АрсонваляИспользуя закон Ома (E = IR), мы можем определить, какое напряжение приведет к отклонению стрелки этого измерительного механизма на полную шкалу:
E = IR
E = (1 мА) (500 Ом) = 0,5 В
Если бы всё, что нам было нужно, это измерительный прибор, который мог бы измерять 1/2 вольта, то простого измерительного механизма, который у нас есть здесь, было бы достаточно. Но для измерения более высоких уровней напряжения необходимо нечто большее. Чтобы получить эффективный диапазон напряжений вольтметра, превышающий 1/2 вольта, нам необходимо разработать схему, подающую на измерительный механизм только точную долю измеряемого напряжения.
Это расширит диапазон измерительного механизма до более высоких напряжений. Соответственно, нам нужно будет перемаркировать шкалу на лицевой стороне индикатора, чтобы указать его новый диапазон измерений с подключенной схемой деления.
Но как создать необходимую схему деления? Что ж, если мы намерены позволить этому измерительному механизму измерять большее напряжение, чем сейчас, нам нужна схема делителя напряжения, чтобы пропорционально разделить общее измеряемое напряжение и подать на измерительный механизм меньшее значение. Зная, что схемы делителей напряжения строятся из последовательных сопротивлений, мы подключим резистор последовательно с измерительным механизмом (используя собственное внутреннее сопротивление механизма в качестве второго сопротивления в делителе):
Рисунок 2 – Измерительный механизм Д’Арсонваля с использованием делителя напряженияУмножающие резисторы
Последовательный резистор называется «умножающим» резистором, потому что он умножает рабочий диапазон измерительного механизма, когда пропорционально делит измеряемое напряжение. Определение необходимого значения умножающего сопротивления будет для вас простой задачей, если вы знакомы с анализом последовательных цепей.
Например, давайте определим необходимое значение «умножающего» резистора, чтобы значение полной шкалы этого измерительного механизма (1 мА, 500 Ом) составляло 10 вольт. Для этого нам сначала нужно нарисовать таблицу E/I/R для двух последовательных компонентов:
Рисунок 3 – Таблица анализа цепиМы знаем, что стрелка измерительного механизма отклоняется на полную шкалу при проходящем через него токе 1 мА, и мы хотим, чтобы это происходило при прикладывании (к всей последовательной цепи) напряжения 10 В, мы можем заполнить таблицу следующим образом:
Рисунок 4 – Таблица анализа цепи. Шаг 1. Исходные данныеДля определения значения умножающего сопротивления есть несколько способов. Один из способов – определить полное сопротивление цепи, используя закон Ома в столбце «Общее» (R=E/I), а затем вычесть из него 500 Ом измерительного механизма, чтобы получить значение умножающего сопротивления:
Рисунок 5 – Таблица анализа цепи. Шаг 2. Определение значения умножающего сопротивленияДругой способ рассчитать это же значение сопротивления – это определить падение напряжения на измерительном механизме при отклонении стрелки на полную шкалу (E =IR), а затем вычесть это падение напряжения из общего значения, чтобы получить напряжение на умножающем резисторе. И, наконец, можно снова использовать закон Ома для определения сопротивления (R=E/I) для умножающего сопротивления:
Рисунок 6 – Таблица анализа цепи. Способ 2Оба способа дают один и тот же ответ (9,5 кОм), и один метод может использоваться в качестве проверки другого, чтобы проверить точность расчета.
Рисунок 7 – Полученная схема вольтметра для максимального напряжения 10 вольтПри подаче ровно 10 вольт между измерительными щупами измерительного прибора (от какой-либо батареи или прецизионного источника питания) через измерительный механизм будет проходить ток ровно 1 мА, который ограничивается «умножающим» резистором и собственным внутренним сопротивлением механизма. На сопротивлении проволочной катушки измерительного механизма будет падать ровно 1/2 вольта, и стрелка будет указывать точно на значение полной шкалы. Если изменить маркировку шкалы так, чтобы показания на ней были от 0 до 10 В (вместо от 0 до 1 мА), любой, кто смотрит на шкалу, интерпретирует ее показание как десять вольт.
Обратите внимание, что пользователю измерительного прибора совсем не обязательно знать, что сам механизм фактически измеряет лишь часть этих десяти вольт от внешнего источника. Всё, что имеет значение для пользователя, – это то, что схема в целом работает для точного отображения общего приложенного напряжения.
Вот как конструируются и используются реальные электроизмерительные приборы: чувствительный измерительный механизм сконструирован так, чтобы работать с минимальными напряжением и током, насколько это возможно для максимальной чувствительности, затем его «обманывают» какой-то схемой делителя, построенной из прецизионных резисторов так, чтобы он показывал значение полной шкалы, когда на схему в целом воздействует гораздо большее напряжение или ток. Здесь мы рассмотрели конструкцию простого вольтметра. Амперметры следуют тому же общему правилу, за исключением того, что параллельно включенные «шунтирующие» резисторы используются для создания схемы делителя тока, в отличие от последовательно включенных «умножающих» резисторов делителя напряжения, используемых в конструкциях вольтметров.
Как правило, для такого электромеханического измерительного прибора полезно иметь несколько диапазонов, чтобы он мог измерять широкий диапазон напряжений с помощью одного измерительного механизма. Это достигается за счет использования многопозиционного переключателя и нескольких умножающих резисторов, каждый из которых рассчитан на определенный диапазон напряжений:
Рисунок 8 – Многодиапазонный вольтметрПятипозиционный переключатель одновременно устанавливает контакт только с одним резистором. В нижнем (полностью по часовой стрелке) положении он вообще не контактирует ни с одним резистором, обеспечивая положение «выключено». Сопротивление каждого резистора подбирается таким образом, чтобы обеспечить для вольтметра определенный полный диапазон, всё в зависимости от конкретного номинала измерительного механизма (1 мА, 500 Ом). Конечным результатом является вольтметр с четырьмя различными диапазонами измерения. Конечно, для того, чтобы он работал правильно, шкала измерительного механизма должна быть снабжена метками, соответствующими каждому диапазону.
В такой конструкции измерительного прибора значение каждого резистора определяется одним и тем же методом с использованием известного максимального напряжения, значения измерительного механизма для отклонения стрелки на полную шкалу и сопротивления измерительного механизма. Для вольтметра с диапазонами 1 вольт, 10 вольт, 100 вольт и 1000 вольт умножающие сопротивления будут следующими:
Рисунок 9 – Пример умножающих сопротивленийОбратите внимание на значения умножающих резисторов, используемые для этих диапазонов, и насколько они странные. Очень маловероятно, что когда-либо найдется прецизионный резистор 999,5 кОм, поэтому разработчики вольтметров часто выбирают вариант приведенной выше конструкции, который использует более распространенные значения резисторов:
Рисунок 10 – Пример умножающих сопротивленийС каждым последовательно повышающимся диапазоном напряжений переключатель приводит в действие всё больше умножающих резисторов, в результате чего их последовательные сопротивления складываются до необходимой суммы. Например, если переключатель диапазона установлен в положение 1000 вольт, нам потребуется общее умножающее сопротивление 999,5 кОм. Благодаря этой конструкции измерительного прибора мы получим:
Rобщ = R4 + R3 + R2 + R1
Rобщ = 900 кОм + 90 кОм + 9 кОм + 500 Ом = 999,5 кОм
Преимущество, конечно же, состоит в том, что номиналы отдельных умножающих резисторов встречаются чаще (900 кОм, 90 кОм, 9 кОм), чем некоторые из странных значений в первой схеме (999,5 кОм, 99,5 кОм, 9,5 кОм). Однако с точки зрения пользователя измерительного прибора заметной разницы в работе не будет.
Резюме
- Расширенные диапазоны измерения напряжения в вольтметрах создаются путем добавления к чувствительному измерительному механизму последовательных «умножающих» резисторов, обеспечивающих точный коэффициент деления напряжения.
Оригинал статьи:
Теги
ВольтметрДля начинающихИзмерениеИзмерительная техникаОбучениеСхемотехникаЭлектрическое напряжениеСохранить или поделиться
Достоинства цифровых приборов перед стрелочными объяснять не нужно, и все-же на столе радиолюбителя редко можно увидеть цифровой вольтметр. Почему-то в радиолюбительской литературе в основном описываются самые разнообразные частотомеры, и приставки к ним для измерения других физических величин. При этом видно все разнообразие схемных решений и элементной базы. В тоже время при описании самодельных цифровых вольтметров или мультиметров авторы далеко не уходят от микросхем К572ПВ, которые в сущности уже являются законченными вольтметрами, требуется только выполнить входные цепи и подключить светодиодный или жидкокристаллический индикатор. Затем на вход «51,2В» подают образцовое постоянное напряжение, величину которого контролируют другим вольтметром, точности которого можно доверять. Подбором резистора R7 устанавливают такой коэффициент деления входного делителя, при котором показания на цифровом индикаторе соответствуют реальной величине напряжения. Ту-же операцию выполняют и на пределе 512 В, но с более высоким образцовым напряжением. В схеме индикации кроме индикаторов ИВ3, можно использовать ИВ6, или светодиодные, в этом случае не будет необходимости в переменном накальном напряжении. Трансформатор питания — малогабаритный, для его намотки используется сердечник Ш20, но можно и более крупный. Первичная обмотка содержит 3300 витков провода ПЭВ-0,06, вторичная — 270 витков ПЭВ-0,16, обмотка для накала индикаторов — 17 витков ПЭВ-0,2. Вместо стабилитронов Л818 можно использовать Д814Е, КС191, КС196, КС210, но в двух последних случаях напряжения питания выростет до +/-10B. Транзисторы на рисунке 2 могут быть любого типа, соответствующей проводимости и мощности, даже МП35 и МП39. Транзисторы в источнике питания (рис.3) КТ815 можно заменить на КТ801, КТ817, КТ807; КТ361 — на КТ3107. Рис.4 Размеры плат на рисунках показаны в натуральную величину. Люминесцентные индикаторы на плате индикации располагаются параллельно ей, индикационный полек от монтажа, и приклеиваются к корпусам соответствующих микросхем. Взаимное расположение плат в корпусе показано на рисунке 5. Источник питания собирается отдельно в корпусе с штырями для включения в штепсельную розетку, он подключается через малогабаритный разъём для стерео наушников, такие-же разъёмы используются для подключения измерительных щупов. Кроме МОП микросхем для вольтметра можно использовать и ТТЛ, при этом соответственно возрастает мощность потребления. Принципиальная схема АЦП на современных микросхемах ТТЛ, которые сейчас используются в новых ПЭВМ типа «Спектрум» показана на рисунке 6. Рис.5 Для формирования ступенчато-нарастающего напряжения используются весовые резисторы R9-R16, величины сопротивлений, которые соответствуют числовым значениям выходов счетчиков (2,4,8,16,32,64,128). Ступенчато-нарастающее напряжение поступает на прямой вход операционного усилителя А1, который, как и в предыдущей схеме выполняет роль компаратора. На его инверсный вход поступает измеряемое напряжение. В то время, когда измеряемое напряжение превосходит ступенчатое на выводе 10 А1 держится отрицательное напряжение, которое диодом VD1 отождествляется с логическим нулем. При совпадении и превышении ступенчатым напряжением измеряемого на этом выводе устанавливается положительное напряжение, которое соответствует логической единице. Эта единица поступает на вывод 12 D1.3 и запускает одновибратор на элементах D1.3 и D1.4. Длительность положительного импульса на выводе 10 D1.4, сформированного одновибратором, зависит от постоянной времени цепи R2, R3 С2, которая соответствует длительности индикации. Рис.6 Принципиальная схема индикатора показана на рисунке 7. Он тоже выполнен на микросхемах ТТЛ, и имеет светодиодный индикатор. В схеме используются счетчики К1533ИЕ12, работающие в десятичном режиме. Эти счетчики не имеют входа для выполнения функции сброса, но они имеют входы предустановки и вход включения предустановки. Для реализации функции сброса в ноль используется предустановка в ноль. На входы 1-2-4-8 подаются нули, а отрицательный импульс для сброса поступает на вывод 11 который включает предустановку. Реверсивная функция счетчика в этой схеме не задействована. Для преобразования двоичного кода в код для управления 7-и сегментными индикаторами служат дешифраторы К555ИД18, это достаточно многофункциональные микросхемы, кроме своей непосредственной функции они выполняют гашение индикатора и гашение незначащего нуля. Здесь работает только функция гашения. Индикация включается в то время, когда на выводы 4 дешифраторов поступают единицы. Рис.7 Ограничение происходит таким образом: когда счетчик на рис.6 досчитывает до своего максимального значения и переходит в нуль, на выходе переноса его последнего разряда появляется логический нуль (вывод 15D3 рис. 6) который поступает на выводы 11 счетчиков на рисунке 7 и устанавливает их в нулевое положение, ограничивая счет на уровне счетчика рис.6. Индикация включается логической единицей, поступающей с выхода одновибратора (D1.3, D1.4 рис.6) на выводы 4 дешифраторов (рис.7). Тот-же самый вольтметр можно сделать и на более старых микросхемах ТТЛ 155-й серии. Вообще можно использовать практически любые счетчики и дешифраторы, выполняющие необходимые функции: для счетчиков АЦП — двоичные счетчики с функцией установки нуля или сброса, для индикатора — десятичные счетчики с теми-же функциями, и дешифраторы со схемой гашения, преобразующие двоичный код в код управляющий индикатором. Можно использовать даже К155ИД1, с газоразрядными индикаторами, дополнив источник высокого постоянного напряжения схемой выключения для реализации функции гашения. Рис.8 |
Схема цифрового вольтметра на микросхеме К176 » Паятель.Ру
При проектировании цифровых вольтметров или мультиметров большинство радиолюбителей операются либо на аналого-цифровые преобразователи серии К572ПВ, либо прибор строят по схеме частотомера с аналогоцифровым преобразователем «напряжение-частота» или «напряжение-период». Но есть другой способ — непосредственного измерения. Его сущность заключается в том, что счетчик прибора, работающий на индикацию, одновременно вырабатывает ступенчато-изменяющееся напряжение, которое поступает на один из входов компаратора, а на его другой вход поступает напряжение от измеряемой цепи.
В момент совпадения этих напряжений на выходе компаратора изменяется логический уровень, который, обычно останавливает счетчик в этом положении на некоторое время. Таким образом прибор работает как простой (медленный) частотомер, в течении некоторого времени происходит измерение напряжения (нарастание ступенчатого напряжения до уровня измеряемого), затем следует индикация, затем обнуление, и все сначала.
Используя микросхемы серии К176, а именно дешифраторы К176ИД2, имеющие на своих входах триггеры памяти можно построить вольтметр, показания которого будут столь же оперативно изменяться как и в приборах построенных на микросхемах К572ПВ2 или К572ПВ5.
Принципиальная схема трехразрядного вольтметра, измеряющего напряжение от нуля до 9,99В показана на рисунке 1. Основу прибора составляет трехразрядный счетчик на микросхемах D3-D5. На вход этого счетчика постоянно поступают импульсы частотой около 3 кГц от мультивибратора на элементах D1.1 и D1.2. Счетчик все время считает по кругу от нуля до 999, он не имеет никаких входов кроме информационного и не может устанавливаться в нуль какими-то внешними импульсами. На выходе счетчика кроме дешифраторов с семисегментными индикаторами включена резистивная матрица, состоящая из резисторов R5-R16.
Сопротивления резисторов соответствуют весовым значениям выходных кодов счетчика. Все резисторы имеют одну общую точку соединения. Именно в этой точке, во время работы счетчика получается ступенчато-нарастающее напряжение. Оно изменяется от нулевого уровня до уровня логической единицы с числом промежуточных ступеней 999. Затем резко падает до нуля, и снова постепенно нарастает до единицы.
Это напряжение поступает на прямой вход компаратора D2. Задача компаратора состоит в том, чтобы зарегистрировать момент совпадения этого напряжения с напряжением, поступающим с входного делителя (на самом деле не совпадения а минимального превышения, не более чем на одну ступень).
В этот момент на выходе компаратора устанавливается логическая единица. Она запускает одновибратор на элементах D1.3, D1.4, который вырабатывает короткий импульс. Этот импульс поступает на входы «X» дешифраторов D6-D8 и записывает в их триггеры тот код, который был в этот момент на выходах счетчика. Это число отображается индикатором до тех пор пока не поступит следующий импульс от одновибратора.
Таким образом счетчик все время ходит по кругу и синтезирует нарастающее напряжение, а на индикацию выводится только то значение, которое численно соответствует измеряемому напряжению.
Источник питания должен быть стабилизирован, поскольку он принимает непосредственное участие в формировании ступенчатого напряжения.
Номиналы резисторов R5-R16 рассчитаны и их сопротивления не соответствуют номинальному ряду, поэтому некоторые из них нужно набирать из двух-трех. Класс точности должен быть не менее 4%, от него в первую очередь зависит точность показаний прибора. Удобно взять обычные резисторы сопротивлением на 5-20% меньшего сопротивления чем на схеме, например, вместо R11 на 90 кОм берем на 82 кОм, а затем контролируя сопротивление точным омметром при помощи мелкой шкурки стачиваем резистивный слой с одной стороны корпуса резистора до получения нужного сопротивления.
Рисунок 2
Установив сопротивления указанные на схеме можно получить класс точности прибора 4-6%. Более высокую точность с серией К176 получить трудно. Если требуется более высокая точность напряжение на каждый резистор следует подавать через пару ключей микросхемы К561КТ3 (рисунок 2). В этом случае можно получить класс точности 0,1-0,5%, но это сильно усложняет схему.
Существенно повысить класс точности (1-2%) можно если счетчики К176ИЕ2 заменить на К561ИЕ14. К тому же нужно разделить цепи питания счетчиков с компаратором и светодиодных индикаторов, поскольку индикаторы потребляют большой ток и могут оказывать дестабилизирующее действие на формирователь ступенчатого напряжения. Калибруют прибор подбором номинала R3. Точно установить прибор на нуль можно включением резистора сопротивлением в несколько мегаом между выводом 4 и 11 компаратора.
Скорость работы прибора можно существенно увеличить если поднять частоту мультивибратора, например до 10-15 кГц, но в этом случае нужно соответствующим образом сократить длительность импульса, вырабатываемого одновибратором на элементах D1.3 и D1.4, таким образом, чтобы длительность вырабатываемого им импульса была меньше периода импульсов на выходе мультивибратора.
Верхний предел измерения можно установить подбором номинала R3, например, если нужно измерять 0..,99,9В его сопротивление должно быть около 1 Мом (окончательно подбирается при калибровке).
Схема вольтметра с двумя индикаторами » Вот схема!
Иногда возникает необходимость измерить одновременно переменное и постоянное напряжение. Для этого необходимо использовать осциллограф, но можно также легко обойтись и вольтметром с двумя стрелочными индикаторами. На одном показывает переменное напряжение, а на втором постоянное. К тому-же если эти приборы имеют не только раздельные шкалы, но и раздельные переключатели пределов измерения, их можно будет использовать для измерения с большой разницей между переменным и постоянным напряжениями (случай измерения напряжения на базе транзистора первого каскада УЗЧ, — постоянное напряжение несколько вольт, а переменное — несколько милливольт).
Характеристики вольтметра.
1. Пределы измерения постоянного напряжения — 20mV, 60mV, 200mV, 600mV, 1V, 3V, 30V, 100V, 300V, 1000V.
2. Пределы измерения переменного напряжения — 10mV, 30mV, 100mV, 300mV, 1V, 3V, 10V, 30V, 100V, 300V, 1000V.
3. Входное сопротивление на всех пределах — 1 Мом.
4. Погрешность измерения постоянного напряжения — +-2%
5. Погрешность измерения переменного напряжения — +-4%.
7. Диапазон частот при измерении переменного напряжения не уже 20 Гц. …10 МГц.
8. Входное напряжение подается на разъем XS1 относительно общего провода схемы прибора, соединенного с металлическим экранированным корпусом прибора.
Принцип работы измерительного прибора.
Он состоит из двух вольтметров постоянного и переменного тока, имеющих один общий вход и общий источник питания. Оба вольтметра построены по схеме прецизионного выпрямителя на операционном усилителе А1 для постоянного напряжения и A3 — для переменного. В вольтметре постоянного напряжения выпрямитель нужен для того, чтобы можно было измерять напряжение любой полярности без переключения щупов (не меняя точку подключения общего провода прибора).
В этом случае было бы удобно использовать стрелочный индикатор с нулевой отметкой в середине шкалы, но такие индикаторы большая редкость, и для определения полярности измеряемого напряжения используется каскад на операционном усилителе А2, на вход которого поступает напряжение с выхода А1. Состояние выхода А2 изменяется соответственно полярности этого напряжения. И в результате загорается один, либо другой светодиод (VD5 или VD6).
Чувствительность измерителя постоянного напряжения устанавливается при помощи переключателя S1. Секции S1.1 и S1.2 которого переключают входные делители из резисторов R1-R8, а секция S1.3 изменяет коэффициент передачи ОУ А1 путем изменения его ООС. Таким образом, благодаря переключению
коэффициента усиления А1, удалось сохранив большое количество пределов измерения уменьшить общее количество резисторов. В вольтметре постоянного тока на нижних пределах (20-600 mV) используется делитель на R1 и R2.
Установка делителя на нижнем пределе может показаться необоснованной — он снижает чувствительность прибора в два раза, но наличие резистора R1 большого сопротивления позволяет исключить влияние конденсатора С1 на внешнюю цепь, и к тому же С1 совместно с верхними плечами входных делителей выполняет роль фильтра, заграждающего вход операционного усилителя А1 от переменной составляющей измеряемого напряжения. В результате, несмотря на наличие выпрямителя, вольтметр постоянного тока показывает только постоянную составляющую без учета переменной.
Резистор R16 служит для установки нуля (при замкнутых входах прибора), он выводится на переднюю панель.
Для измерения переменного напряжения используется точно такой же прецезионный выпрямитель, выполненный на A3. Разница в том, что цепи входных делителей и цепи ООС выполнены по схемам с частотной компенсацией, обеспечивающим равномерную горизонтальную АЧХ прибора во всем диапазоне рабочих частот. Сопротивления резисторов входных делителей и резисторов цепи ООС A3 подобраны таким образом, чтобы вольтметр показывал эффективные значения синусоидального переменного напряжения.
Чувствительность вольтметра переменного тока на нижних пределах выше чем вольтметра постоянного тока, это достигнуто благодаря тому, что вольтметру переменного тока не требуется заградительный фильтр на входе, а для развязки переменной и постоянной составляющей используется конденсатор С10, заграждающий путь постоянному току.
Для питания используется стабилизированный источник двуполярного напряжения +/-15В на силовом трансформаторе Т1, выпрямителе на VD11-VD14 и двуполярном стабилизаторе на VT1 и VT2.
В приборе используются микроамперметры М265 с током полного отклонения 100 мкА. Допустимое отклонение резисторов входных делителей и цепей ООС не должно быть более 1% от значений, указанных на схеме. При отсутствии резисторов нужных номиналов их составляют из нескольких резисторов других сопротивлений используя последовательное и параллельное включение (например резистор на 990 кОм можно составить из резисторов на 910 кОм, на 75 кОм и на 5,1 ком, включенных последовательно). Но лучше использовать прецезионные резисторы указанных на схеме сопротивлений.
Микросхемы К574УД1 могут быть с буквами Б и В. Дроссель L1 типа ДПМ-0,1. Дроссели L2 и L3 намотаны на кольцах 400НН диаметром 7 мм, содержат по 200 витков провода ПЭВ 0,12. Трансформатор Т1 используется готовый, китайского производства («TAIWAN — 230/2X12»), выдающий переменные напряжения 12В на вторичных обмотках. Его можно намотать самостоятельно используя магнитопровод, примерно, ШЛ 12X20. Сетевая обмотка будет содержать 3000 витков ПЭВ-0,06-0,1, а вторичная 400 витков с отводом от середины, провод ПЭВ 0,2-0,3.
Прибор смонтирован в металлическом корпусе от неисправного лабораторного вольтметра. Монтаж без применения печатных плат. Монтаж прецезионных выпрямителей на А1 и A3 ведется непосредственно на контактных лепестках, привинченных к входным контактам микроамперметров, и на собственных выводах А1 и A3.
Монтаж резисторов входных делителей и резисторов цепей ООС ведется на контактах галетных переключателей S1 и S2 соответственно. Монтаж элементов источника питания и А2 ведется на контактных «гребенках». Общий провод питания соединен с металлом корпуса. В качестве XS1 используется коаксиальный разъем приборного типа (штатный разъем от неисправного лабораторного вольтметра).
Настройка.
Настройка сводится к подстройке конденсаторов С2, С4 и С6 по наиболее ровной и горизонтальной АЧХ измерителя переменного напряжения.
Дизайн вольтметра| Цепи измерения постоянного тока
Как было сказано ранее, большинство перемещений счетчика являются чувствительными устройствами. Некоторые механизмы D’Arsonval имеют номинальный ток отклонения всего 50 мкА при (внутреннем) сопротивлении провода менее 1000 Ом. Это делает вольтметр с номинальной мощностью всего 50 милливольт (50 µA X 1000 Ω)! Чтобы построить вольтметры с практическими (более высокими напряжениями) шкалами на основе таких чувствительных движений, нам нужно найти способ уменьшить измеряемую величину напряжения до уровня, с которым может работать механизм.
Измеритель движения Д’Арсонваль
Давайте начнем наш пример проблемы с механизмом измерителя D’Arsonval, имеющим номинальный диапазон отклонения 1 мА и сопротивление катушки 500 Ом:
Используя закон Ома (E = IR), мы можем определить, какое напряжение приведет к движению этого измерителя непосредственно к полной шкале:
E = I R E = (1 мА) (500 Ом) E = 0,5 В
Если бы все, что нам нужно было, это измеритель, который мог бы измерять 1/2 вольта, то простого измерительного механизма, который у нас здесь, было бы достаточно.Но для измерения более высоких уровней напряжения необходимо нечто большее. Чтобы получить эффективный диапазон вольтметра, превышающий 1/2 вольта, нам необходимо разработать схему, позволяющую только точной пропорции измеренного напряжения падать на движение измерителя.
Это расширит диапазон движения измерителя до более высоких напряжений. Соответственно, нам нужно будет перемаркировать шкалу на лицевой стороне измерителя, чтобы указать его новый диапазон измерения с подключенной схемой дозирования.
Но как создать необходимый дозирующий контур? Что ж, если мы намерены позволить этому движению измерителя измерять большее напряжение , чем сейчас, нам нужна схема делителя напряжения , чтобы пропорционально распределить общее измеренное напряжение на меньшую долю в точках соединения движения измерителя.Зная, что цепи делителя напряжения построены из сопротивлений серии , мы подключим резистор последовательно с движением измерителя (используя собственное внутреннее сопротивление механизма в качестве второго сопротивления в делителе):
Резисторы умножителя
Последовательный резистор называется «умножающим» резистором, потому что он умножает на рабочий диапазон движения измерителя, поскольку он пропорционально делит измеренное напряжение на нем. Определение необходимого значения сопротивления умножителя — простая задача, если вы знакомы с анализом последовательной цепи.
Например, давайте определим необходимое значение множителя, чтобы это движение 1 мА, 500 Ом считывалось точно на полную шкалу при приложенном напряжении 10 вольт. Для этого нам сначала нужно настроить таблицу E / I / R для двух компонентов серии:
Зная, что движение будет в полном масштабе с током 1 мА, проходящим через него, и что мы хотим, чтобы это происходило при приложенном (общая последовательная цепь) напряжении 10 вольт, мы можем заполнить таблицу как таковую:
Есть несколько способов определить значение сопротивления множителя.Один из способов — определить полное сопротивление цепи, используя закон Ома в столбце «Общее» (R = E / I), а затем вычесть 500 Ом движения, чтобы получить значение для множителя:
Другой способ вычислить такое же значение сопротивления — это определить падение напряжения на перемещении при полном отклонении (E = IR), а затем вычесть это падение напряжения из общего значения, чтобы получить напряжение на резисторе умножителя. Наконец, закон Ома можно снова использовать для определения сопротивления (R = E / I) для множителя:
В любом случае ответ будет одинаковым (9.5 кОм), и один метод можно использовать как проверку другого, чтобы проверить точность работы.
При подаче ровно 10 вольт между измерительными проводами измерителя (от какой-либо батареи или прецизионного источника питания) через движение измерителя будет проходить ток ровно 1 мА, что ограничивается «умножающим» резистором и собственным внутренним сопротивлением механизма. Ровно 1/2 вольта упадет на сопротивление проволочной катушки механизма, и стрелка будет указывать точно на полную шкалу.Изменив маркировку шкалы так, чтобы она показывала от 0 до 10 В (вместо 0 до 1 мА), любой, кто смотрит на шкалу, интерпретирует ее показание как десять вольт.
Пожалуйста, обратите внимание, что пользователю измерителя совсем не обязательно знать, что сам механизм фактически измеряет лишь часть этих десяти вольт от внешнего источника. Все, что имеет значение для пользователя, — это то, что схема в целом функционирует для точного отображения общего приложенного напряжения.
Вот как конструируются и используются практичные электрические счетчики: чувствительный механизм счетчика построен для работы с минимальным напряжением и током, насколько это возможно для максимальной чувствительности, затем его «обманывают» какой-то схемой делителя, построенной из прецизионных резисторов, так что он указывает на полную шкалу, когда на схему в целом воздействует гораздо большее напряжение или ток.Мы рассмотрели здесь конструкцию простого вольтметра. Амперметры следуют тому же общему правилу, за исключением того, что параллельно включенные «шунтирующие» резисторы используются для создания цепи делителя тока , в отличие от последовательно соединенных «умножительных» резисторов делителя напряжения , используемых в конструкциях вольтметров.
Обычно полезно установить несколько диапазонов для электромеханического счетчика, такого как этот, чтобы он мог считывать широкий диапазон напряжений с помощью одного механизма перемещения.Это достигается за счет использования многополюсного переключателя и нескольких резисторов умножителя, каждый из которых рассчитан на определенный диапазон напряжений:
Пятипозиционный переключатель контактирует только с одним резистором за раз. В нижнем (полностью по часовой стрелке) положении он вообще не контактирует с резистором, обеспечивая настройку «выключено». Размер каждого резистора подбирается таким образом, чтобы обеспечить определенный полный диапазон для вольтметра, все в зависимости от конкретного номинала движения измерителя (1 мА, 500 Ом).Конечным результатом является вольтметр с четырьмя различными диапазонами полной шкалы измерения. Конечно, для того, чтобы это работало разумно, шкала движения измерителя должна быть снабжена метками, подходящими для каждого диапазона.
При такой конструкции измерителя каждое значение резистора определяется одним и тем же методом с использованием известного полного напряжения, номинального отклонения перемещения и сопротивления перемещению. Для вольтметра с диапазонами 1 вольт, 10 вольт, 100 вольт и 1000 вольт сопротивление умножителя будет следующим:
Обратите внимание на значения резистора умножителя, используемые для этих диапазонов, и на то, насколько они нечетные.Очень маловероятно, что прецизионный резистор 999,5 кОм когда-либо будет найден в корзине деталей, поэтому разработчики вольтметров часто выбирают вариант вышеупомянутой конструкции, который использует более общие номиналы резисторов:
С каждым последовательно повышающимся диапазоном напряжений все больше резисторов умножителя приводятся в действие селекторным переключателем, в результате чего их последовательные сопротивления складываются до необходимой суммы. Например, если переключатель диапазона установлен в положение 1000 вольт, нам нужно общее сопротивление умножителя 999.5 кОм. С такой конструкцией счетчика мы и получим:
R Всего = R4 + R3 + R2 + R1 R Всего = 900 кОм + 90 кОм + 9 кОм + 500 Ом R Всего = 999,5 кОм
Преимущество, конечно же, состоит в том, что отдельные значения резистора умножителя встречаются чаще (900 кОм, 90 кОм, 9 кОм), чем некоторые из нечетных значений в первой схеме (999,5 кОм, 99,5 кОм, 9,5 кОм). Однако с точки зрения пользователя счетчика заметной разницы в функциях не будет.
ОБЗОР:
- Расширенные диапазоны вольтметров созданы для чувствительных перемещений измерителя путем добавления последовательных «умножающих» резисторов к цепи перемещения, обеспечивающих точный коэффициент деления напряжения.
СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ЛИСТЫ:
Тестирование цепи с помощью вольтметра | Вольтметр
Мультиметры объединяют несколько функций электрических измерений в одном портативном устройстве. Эти инструменты измеряют напряжение, ток и сопротивление для обнаружения или диагностики множества электрических проблем.Чтобы получить максимальную отдачу от мультиметра, технические специалисты должны понимать, что измеряется и каким должно быть измерение.
Одной из наиболее часто используемых функций мультиметра является вольтметр. Вольтметр может проводить измерения по всей цепи и сообщать техническим специалистам разницу в напряжении между двумя точками.
Вольтметр можно использовать для измерения падения напряжения. Использование вольтметра на всех частях цепи позволяет техническим специалистам найти место, где поток энергии затруднен, и, следовательно, где происходит падение напряжения.
В приведенном выше видео Ларри Рэмбо, национальный торговый представитель компании Purkeys по грузовым автомобилям и автопаркам, использует вольтметр для проверки всей цепи и обнаружения падения напряжения.
Главное, что нужно помнить при использовании вольтметра для определения падения напряжения, — это отсутствие падения напряжения без протекания тока. Схема должна быть под напряжением, чтобы использовать вольтметр для диагностики любых электрических проблем, связанных с падением напряжения.
Вы имеете дело с электрическими проблемами? Вам нужен совет? Хотите узнать больше о нашем наборе электроинструментов? Мы приветствуем ваши комментарии и вопросы ниже.
Что такое вольтметр? — Определение и типы
Определение: Прибор, который измеряет напряжение или разность потенциалов в вольтах, известен как вольтметр. Он работает по принципу, согласно которому крутящий момент создается током, который возникает из-за измеряемого напряжения, и этот крутящий момент отклоняет стрелку прибора. Прогиб стрелки прямо пропорционален разности потенциалов между точками. Вольтметр всегда подключается параллельно цепи.
Символическое изображение вольтметра
Вольтметр представлен буквой V внутри круга вместе с двумя выводами.
Почему вольтметр подключен параллельно?
Вольтметр устроен таким образом, что его внутреннее сопротивление всегда остается высоким. Если он подключается последовательно со схемой, он минимизирует ток, протекающий из-за измеряемого напряжения. Таким образом нарушают показания вольтметра.
Вольтметр всегда подключается параллельно цепи , так что на ней возникает такое же падение напряжения.Высокое сопротивление вольтметра сочетается с сопротивлением элемента, к которому он подключен. И полное сопротивление системы равно сопротивлению элемента. Таким образом, в цепи не возникает препятствий из-за вольтметра, и счетчик дает правильные показания.
Почему вольтметр имеет высокое сопротивление?
Вольтметр имеет очень высокое внутреннее сопротивление, поскольку он измеряет разность потенциалов между двумя точками цепи.Вольтметр не изменяет ток измерительного прибора.
Если вольтметр имеет низкое сопротивление, через него проходит ток, и вольтметр дает неверный результат. Высокое сопротивление вольтметра не позволяет току проходить через него и, таким образом, получают правильные показания.
Типы вольтметров
Вольтметры подразделяются на три вида. Классификация вольтметра представлена на рисунке ниже.
По конструкции вольтметр бывает следующих типов.
Вольтметр PMMC
Он работает по принципу, согласно которому проводник с током помещается в магнитное поле и из-за силы тока на проводник действует сила. В приборе PMMC возникает ток из-за измеряемого напряжения, и этот ток отклоняет стрелку измерителя.
Вольтметр PMMC используется для измерения постоянного тока. Точность прибора очень высокая и низкое энергопотребление. Единственный недостаток инструмента — он очень дорогостоящий.Диапазон вольтметра PMMC увеличивается за счет последовательного подключения к нему сопротивления.
Вольтметр MI
Инструмент MI означает инструмент с подвижным железом. Этот прибор используется для измерения как переменного, так и постоянного напряжения. В приборах этого типа отклонение прямо пропорционально напряжению катушки. Инструмент с подвижным железом подразделяется на два типа.
- Инструмент с подвижным железом аттракциона
- Инструмент с подвижным железом отталкивающего типа
Электродинамометр Вольтметр
Электродинамометрический вольтметр используется для измерения напряжения как переменного, так и постоянного тока .В приборах этого типа калибровка одинакова как для измерения постоянного, так и переменного тока.
Выпрямительный вольтметр
Прибор такого типа используется в цепях переменного тока для измерения напряжения. Выпрямительный прибор преобразует величину переменного тока в величину постоянного тока с помощью выпрямителя. И затем сигнал постоянного тока измеряется прибором PMMC.
Ниже приведена классификация приборов относительно отображения выходных значений.
Аналоговый вольтметр
Аналоговый вольтметр используется для измерения переменного напряжения. Показывает показания с помощью указателя, закрепленного на калиброванной шкале. Прогиб стрелки зависит от действующего на нее крутящего момента. Величина развиваемого крутящего момента прямо пропорциональна измерительному напряжению.
Вольтметр цифровой
Вольтметр, отображающий показания в числовой форме, известен как цифровой вольтметр. Цифровой вольтметр дает точный результат.
Прибор, который измеряет постоянный ток, известен как вольтметр постоянного тока, а вольтметр переменного тока используется в цепи переменного тока для измерения переменного напряжения.
Принцип работы вольтметра и типы вольтметра
Что такое вольтметр?
Вольтметр — вольтметр. Которая измеряет напряжение между двумя узлами. Мы знаем, что единица измерения разности потенциалов — вольт.Таким образом, это измерительный прибор, который измеряет разность потенциалов между двумя точками.
Принцип работы вольтметра
Основной принцип вольтметра заключается в том, что он должен быть подключен параллельно, в котором мы хотим измерить напряжение. Параллельное соединение используется потому, что вольтметр сконструирован таким образом, что он имеет очень высокое значение сопротивления. Таким образом, если это высокое сопротивление подключено последовательно, ток будет почти нулевым, что означает, что цепь стала разомкнутой.
Если он подключен параллельно, то полное сопротивление нагрузки будет параллельно высокому сопротивлению вольтметра, и, следовательно, комбинация даст почти такое же полное сопротивление, что и нагрузка. Также в параллельной цепи мы знаем, что напряжение одинаково, поэтому напряжение между вольтметром и нагрузкой почти одинаково, и, следовательно, вольтметр измеряет напряжение.
Для идеального вольтметра сопротивление должно быть бесконечным, а значит, потребляемый ток равен нулю, поэтому в приборе не будет потерь мощности.Но это практически недостижимо, поскольку у нас не может быть материала с бесконечным сопротивлением.
Классификация или типы вольтметров
По принципу конструкции у нас есть разные типы вольтметров , в основном это —
- Вольтметр с подвижной катушкой с постоянным магнитом (PMMC).
- Вольтметр подвижного железа (MI).
- Электродинамометрический вольтметр.
- Вольтметр выпрямительного типа
- Вольтметр индукционного типа.
- Вольтметр электростатического типа.
- Цифровой вольтметр (DVM).
В зависимости от того, какие измерения мы проводим, у нас есть-
- Вольтметр постоянного тока.
- Вольтметр переменного тока.
Для вольтметров постоянного тока используются приборы PMMC, прибор MI может измерять как переменное, так и постоянное напряжение, электродинамометр типа, тепловизор может также измерять постоянное и переменное напряжение. Индукционные счетчики не используются из-за их дороговизны, неточности измерения.Вольтметр выпрямительного типа, электростатический тип, а также цифровой вольтметр (DVM) могут измерять как переменное, так и постоянное напряжение.
Вольтметр PMMC
Когда токопроводящий проводник помещен в магнитное поле, на проводник действует механическая сила, если он присоединен к подвижной системе, при движении катушки указатель перемещается по шкале. Инструменты
PMMC имеют постоянные магниты. Он подходит для измерения постоянного тока, потому что здесь отклонение пропорционально напряжению, потому что сопротивление постоянно для материала измерителя и, следовательно, если полярность напряжения меняется на противоположную, отклонение стрелки также будет обратным, поэтому он используется только для измерения постоянного тока.Этот тип инструментов называется инструментом типа Д’Арнсонваля. Он имеет преимущества линейной шкалы, низкое энергопотребление, высокая точность.
Основные недостатки:
Он измеряет только количество постоянного тока, более высокую стоимость и т. Д.
Где,
B = плотность потока в Вт / м 2 .
i = V / R, где V — измеряемое напряжение, а R — сопротивление нагрузки.
l = длина змеевика в м.
b = ширина бухты в м.
N = количество витков в катушке.
Расширение диапазона вольтметра PMMC
В вольтметрах PMMC мы также можем расширить диапазон измерения напряжения.Просто подключив сопротивление последовательно к измерителю, мы можем расширить диапазон измерения.
Пусть,
V — напряжение питания в вольтах.
R v — сопротивление вольтметра в Ом.
R — внешнее сопротивление, включенное последовательно, в Ом.
В 1 — напряжение на вольтметре.
Тогда внешнее сопротивление, которое должно быть подключено последовательно, определяется с помощью
Вольтметр MI
Инструменты MI означают движущийся железный инструмент. Он используется для измерений как переменного, так и постоянного тока, потому что отклонение θ пропорционально квадрату напряжения, предполагая, что импеданс измерителя постоянный, поэтому независимо от полярности напряжения он показывает направленное отклонение, кроме того, они классифицируются еще двумя способами. ,
- Тип аттракциона.
- Тип отталкивания.
Где, I — полный ток, протекающий в цепи, в амперах. I = V / Z
Где V — измеряемое напряжение, а Z — полное сопротивление нагрузки.
L — это собственная индуктивность катушки Генри.
θ — отклонение в радианах.
Тип притяжения MI Принцип прибора
Если немагнитное мягкое железо помещается в магнитное поле, оно притягивается к катушке, если к системе прикреплен указатель, и ток проходит через катушку в результате приложенного напряжения , он создает магнитное поле, которое притягивает кусок железа и создает отклоняющий момент, в результате чего стрелка перемещается по шкале.
Тип отталкивания Принцип прибора MI
Когда две железные части намагничиваются с одинаковой полярностью, пропуская ток, который осуществляется путем подачи напряжения на вольтметр, между ними возникает отталкивание, и это отталкивание создает отклоняющий момент, из-за которого стрелка перемещается .
Преимущества заключаются в том, что он измеряет как переменный, так и постоянный ток, дешевый, низкий коэффициент трения, надежность и т. Д. Он в основном используется при измерении переменного тока, поскольку при измерении постоянного тока погрешность будет больше из-за гистерезиса.
Электродинамометр
Тип вольтметра
Электродинамометры используются, потому что они имеют одинаковую калибровку как для переменного, так и для постоянного тока, т.е. если он откалиброван постоянным током, то также без калибровки мы можем измерять переменный ток.
Электродинамометр Тип вольтметра Принцип
У нас есть две катушки, неподвижная и подвижная катушки. Если напряжение приложено к двум катушкам, в результате чего ток течет по двум катушкам, он останется в нулевом положении из-за развития равного и противоположного крутящего момента.Если направление одного крутящего момента меняется на противоположное, когда ток в катушке меняет направление, создается ненаправленный крутящий момент.
Для вольтметра соединение является параллельным, и неподвижная и подвижная катушки соединены последовательно с неиндуктивным сопротивлением.
φ = 0, где φ — фазовый угол.
Где, I — величина тока, протекающего в цепи, в Amp = V / Z.
В и Z — приложенные напряжения и импеданс катушки соответственно.
M = взаимная индуктивность катушки.
Они не имеют погрешности гистерезиса, могут использоваться как для измерения переменного, так и постоянного тока, основными недостатками являются низкое соотношение крутящий момент / вес, высокие потери на трение, дороговизна по сравнению с другими приборами и т. Д.
Выпрямительный вольтметр
Принцип выпрямительного вольтметра
Они используются для измерений переменного или постоянного тока. Для измерения постоянного тока мы должны подключить измеритель PMMC, который измеряет пульсирующее постоянное напряжение, которое измеряет выпрямленное напряжение, подключенное к мостовому выпрямителю.
Преимущества выпрямительного вольтметра
- Может использоваться на высоких частотах.
- Имеет единую шкалу для большинства диапазонов.
Недостатки появления ошибки из-за снижения чувствительности к температуре при работе от переменного тока.
Цифровые вольтметры (DVM)
Цифровые вольтметры (DVM) Принцип
Цифровой вольтметр — это прибор, который может давать выходное напряжение не путем отклонения, а напрямую указывая значение. Это очень хороший инструмент для измерения напряжения, так как он полностью устраняет ошибку из-за параллакса, приближения в измерениях, может быть выполнено высокоскоростное считывание, а также его можно сохранить в памяти для дальнейшего анализа.Главный принцип заключается в том, что значение измеряется той же схемой, но это значение не используется для отклонения указателя, а подается на аналого-цифровой преобразователь и отображается как цифровое значение.
Электростатические инструменты
Электростатические инструменты Принцип
Когда электрическому полю, создаваемому заряженными частицами, позволяют воздействовать на проводники, заряженные током, создается отклоняющий момент. Это можно сделать, используя:
- Два электрода с противоположным зарядом, один из которых закреплен, а другой — подвижен.
- Сила между двумя электродами, которая вызывает вращательное движение движущегося электрода.
Где V — напряжение, которое нужно измерить в вольтах, C — значение емкости в фарадах, а θ — отклонение в радианах.
Преимущества электростатического счетчика, имеющего низкое энергопотребление, возможность использования как для переменного, так и для постоянного тока, отсутствие потерь на гистерезис, отсутствие погрешностей из-за рассеянного магнитного поля. Недостатки в том, что он имеет неравномерный масштаб, низкую рабочую силу, он имеет большие размеры и размер, а также его конструкция не является прочной.
Обзор простого вольтметра постоянного тока
Обзор простого вольтметра постоянного тока Электронные электрические устройства
Электронные электрические компоненты
A Простой вольтметр постоянного тока можно сконструировать, поместив резистор (R S ), называемый множителем, последовательно с помощью движения амперметра и отметив лицевую сторону измерителя, чтобы отсчитать напряжение. Вольтметры подключаются параллельно измеряемой нагрузке (R L ).
При построении вольтметра необходимо определить сопротивление умножителя для измерения желаемое напряжение. Уравнение ниже представляет собой математическое представление вольтметра. мультипликаторное сопротивление.
V = I м R с + I м R м
I м R с = V — I м R м
R с = V / I м — R м
Где:
В = требуемый диапазон напряжения
I м = измерительный ток
R м = измерительное сопротивление
R с = Сопротивление множителя или последовательное сопротивление
Когда в цепь подключен вольтметр, вольтметр будет потреблять ток из этой цепи.Этот ток вызывает падение напряжения на сопротивлении измерителя, которое вычитается из напряжение, измеряемое измерителем. Это снижение напряжения называется нагрузкой. эффект и может серьезно повлиять на точность измерения, особенно для слаботочных цепей.
Точность вольтметра (K v ) определяется как отношение измеренного напряжения, когда измеритель в цепи (V w ) к напряжению, измеренному измерителем вне цепи.Уравнение ниже математическое представление точности вольтметра или истинного напряжения (V o ).
K v = V w / V o
Точность измерителя также может быть определена путем сравнения отношения между входом и сопротивление цепи с использованием закона Ома, как описано ниже.
K v = V w / V o
и
V w -I m R in
I м R м / V o
и
I м = Vo / (Ro = Rin)
= [(V o R в ) / (R o + R в ) ] / V o
K v = R дюйм / (R o + R дюйм )
Где:
I м = Ток измерителя
В o = Истинное напряжение
R o = Сопротивление цепи
R дюйм = Входное сопротивление вольтметра
K w = Показанное напряжение
K v = Измеритель точность
с использованием микросхемы L7107
В этом посте объясняется очень простая схема цифрового вольтметра панельного типа с использованием одной микросхемы L7107 и нескольких других обычных компонентов.Схема может измерять напряжения вплоть до 2000 переменного / постоянного тока В.
Об ИС L7107
Создание этой простой схемы цифрового панельного вольтметра особенно легко из-за наличия микросхемы процессора аналого-цифрового напряжения в виде Микросхема L7107.
Спасибо Intersil за предоставленную нам эту замечательную маленькую микросхему L7107, которую можно легко сконфигурировать в схему цифрового вольтметра с широким диапазоном, используя несколько обычных анодных семисегментных дисплеев.
IC 7107 — это универсальная ИС аналого-цифрового преобразователя с низким потреблением 3 и 1/2 разряда, которая имеет встроенные процессоры, такие как семисегментные декодеры, драйвер для дисплеев, заданные опорные уровни и генераторы тактовых импульсов.
Микросхема работает не только с обычными семисегментными дисплеями CA, но и с жидкокристаллическими дисплеями (ЖК-дисплеями) и имеет встроенный мультиплексированный осветитель задней панели для подключенного ЖК-модуля.
Обеспечивает автоматическую коррекцию нуля для входов менее 10 мкВ, дрейф нуля для входов ниже 1 мкВ / oC, ток смещения для входов максимум 10 пА и ошибку перехода менее одного счета.
Для ИС можно установить диапазоны от 2000 В переменного / постоянного тока и до 2 мВ, что делает ИС очень подходящей для измерения низких входных сигналов от датчиков, таких как тензодатчики, пьезопреобразователи, тензодатчики и аналогичные мостовые преобразователи. сети.
Другими словами, микросхема может быть просто сконфигурирована для изготовления таких продуктов, как цифровые весы, измерители давления, электронный тензодатчик, детектор вибрации, сигнализация удара и многие подобные схемы.
Излишне говорить, что IC L7107 также может быть встроен в простую, но точную схему панельного цифрового вольтметра, что и является тем, что нас сейчас интересует. полноценная схема цифрового вольтметра, которая может использоваться для измерения постоянного напряжения от нуля до 199 вольт.
Диапазон можно соответствующим образом расширить или сократить, просто изменив номинал резистора 1M, установленного последовательно с входной клеммой. С 1M диапазон дает полную шкалу 199,99V, при 100K диапазон станет 19,99V полной шкалы.
Схема требует двойного источника питания +/- 5 В для работы, здесь + 5 В может быть строго получено от стандартной схемы регулятора 7805 IC, -5 В автоматически создается IC 7660 и подается на контакт № 26 цепи Микросхема L7106.
Три диода 1N4148, соединенные последовательно с линией питания дисплея, обеспечивают оптимальное рабочее напряжение дисплеев для их освещения с правильной интенсивностью, однако для более яркого освещения количество диодов можно экспериментировать в соответствии с личными предпочтениями.
Предварительная установка 10K на контакте №35 / 36 используется для правильной калибровки вольтметра и должна быть установлена так, чтобы на контакте №35 / 36 было ровно 1В. Это настроит схему для точного отображения измеренных величин в соответствии с данными спецификациями и таблицей данных IC.
Список деталей
Все резисторы имеют мощность 1/4 Вт, если не указано иное
- 220 Ом — 1
- 10K = 1
- 1M = 1
- 47K = 1
- 15K = 1
- 100K = 1
- предустановлено / подстроечный резистор 10K = 1
Конденсаторы
- Керамический диск 10 нФ = 1
- Керамический диск 220 нФ = 1
- 470 нФ Керамический диск = 1
- 100 нФ или 0,1 мкФ керамический диск = 1
- 100p
- 10 мкФ / 25 В, электролитический = 2
Полупроводники
- 1N4148 Диоды = 3
- 7-сегментные дисплеи MAN6910 или эквивалент = 2
- IC L7106 = 1
- Вывод IC
- L7106 для сопряжения с 3 и 1/2 цифровым ЖК-дисплеем. Цепь вольтметра пиковых значений
| Эквивалентная схема
Цепь вольтметра пиковых значений:Иногда бывает достаточно, если измеряется цепь вольтметра пиковых значений импульсной волны напряжения; форма его волны может быть уже известна или зафиксирована самим источником. Это очень полезно при рутинных импульсных испытаниях. Методы аналогичны тем, которые используются для переменного тока. Измерения пиковых значений напряжения.
Прибор обычно подключается к низковольтным плечам делителей потенциала, описанных в гл.7.2.7. Базовая схема вместе со схемой замещения и характеристикой отклика показана на рис. 7.41. Схема состоит только из выпрямителей.
Диод D работает только при положительном напряжении. Для отрицательных импульсов диод должен быть подключен в обратном направлении. Когда импульс напряжения ν (t) появляется на плече низкого напряжения делителя потенциала, конденсатор C m заряжается до пикового значения импульса. Когда амплитуда сигнала начинает уменьшаться, диод становится смещенным в обратном направлении и предотвращает разряд конденсатора C m .
Напряжение, развиваемое на C m , измеряется вольтметром с высоким сопротивлением (электростатическим вольтметром или электрометром). Поскольку диод D имеет конечное прямое сопротивление, напряжение, до которого заряжается C m , будет меньше фактического пика сигнала и изменяется цепью R-C сопротивления диода и измерительной емкостью C m . Ошибка показана на рис. 7.41c. Погрешность можно оценить, если известна форма сигнала.
Фактическое прямое сопротивление диода D (динамическое значение) трудно оценить, поэтому измеритель калибруется с помощью осциллографа.Пиковые вольтметры для любой полярности, использующие резистивные и емкостные делители, показаны на рис. 7.42. В этой схеме напряжение любой полярности передается в пропорциональный положительный измерительный сигнал резистивным или емкостным делителем напряжения и диодной схемой.
Активная сеть со схемой обратной связи используется в коммерческих приборах, так что можно также измерять быстро нарастающие импульсы. В приборах, использующих конденсаторные делители, требуется сопротивление разряда на плече низкого напряжения, чтобы предотвратить накопление d.