Вольтметр принцип действия: принцип действия, измерение напряжения, выбор прибора и изготовление своими руками – что измеряет и как им пользоваться? Схема вольтметра и принцип работы. Какой у него класс точности? Особенности вольтметров постоянного и переменного тока

Содержание

прибора для измерения постоянного и переменного тока

Вольтметр является специальным измерительным прибором. Зачем применяют вольтметр, что измеряет данный аппарат? Его используют для замера напряжения, которое исчисляется в Вольтах, отсюда название прибора. Чувствительность прибора напрямую зависит от входного сопротивления вольтметра. Чем оно больше, тем выше чувствительность.

Стрелочный вольтметр

Стрелочный вольтметр

Классификация

Учитывая метод производства замеров, приборы можно разделить на те, которые сравнивают входные значения с какой-то величиной и те которые производят непосредственные замеры.

По механизму реализации они бывают:

  • Электромеханическими;
  • Электронно-аналоговыми;
  • Электронно-цифровыми.

Еще одно деление происходит по характеристикам замеряемого напряжения. По такой классификации приборы делят на:

  • Универсальные,
  • Селективные,
  • Импульсные,
  • Фазовые.

Аналоговые электромеханические

Это простые стрелочные устройства, в которых, чтобы увеличить пределы замеров, в схему встроены дополнительные сопротивления.

Несмотря на достаточно большое внутреннее сопротивление, погрешность у этого типа устройств высокая. Именно поэтому  невозможно их использование в замерах, где нужна высокая точность, например, в лабораториях.

Важно! Как, используя вольтметр, определить его показания? Смотря на стрелку и помня о цене деления.

Аналоговые электронные вольтметры общего назначения

Схожи с электромеханическими аппаратами – такая же стрелочная методика индикации, однако имеют внутри себя измерительный усилитель. Его основной задачей является повышение внутреннего сопротивления, что, в свою очередь, позитивно сказывается на лимитах замеров. Для данных приборов эти пределы намного ниже.

Цифровые электронные вольтметры общего назначения

Принцип работы цифрового прибора реализован на АЦП. Он видоизменяет замеряемое напряжение в электронный сигнал, который затем показывается на дисплее в виде цифры. Качество и точность зависят от АЦП, установленного в нем.

Цифровой вольтметр

Цифровой вольтметр

Диодно-компенсационные вольтметры переменного тока

При помощи вакуумного диода происходит сверка напряжения, которое соизмеряется с образцовым величиной разности потенциалов, снимающейся с генератора внутри аппарата. Данный способ проведения замеров позволяет охватить очень большой диапазон частот: от низких до очень высоких. Этот способ гарантирует очень высокую точность замеров.

Импульсные

Импульсный вольтметр – это такой вид измерительных аппаратов, который применяют, чтобы измерить отклонения периодических и одиночных сигналов.

Фазочувствительные

Эти приборы необходимы для сбора информации о комплексном напряжении. На них устанавливают два дисплея. Они отображают две составные части комплексного напряжения.

Селективные

Они применяются, чтобы померить разности потенциалов основной частоты. Также с их помощью можно определить составляющие амплитуды сложной формы.

Наименования и обозначения

Все отечественные вольтметры маркируются соответствующим его характеристикам шифром. Поэтому, чтобы определить его устройство и вид, не понадобятся сопроводительные документы. Первая буква может поведать о его модификации и устройстве.

Видовые наименования

Делятся в зависимости от пределов напряжения, которое может
измеряться: от самых малых значений до тысяч Вольт. Также существует векторметр для замеров фазовых изменений.

Обозначения

Существует две системы маркировки. Одна обращает внимание на тип устройства, другая – на токовые характеристики. Если в руках находится электродинамический агрегат, то он будет промаркирован буквой “Д”. Буква “М” в начале названия укажет на магнитоэлектрический аппарат. “С” ставят на электростатические. Устройство с буквой “Ф, Щ” является отличием электронных аппаратов, “Ц” применяют для выпрямительного типа. Букву “Т” можно найти, если вольтметр термоэлектрический, а “Э” – электромагнитный.

В зависимости от измеряемого напряжения, прибору присваивается свой шифр. Начинается он с буквы “В” – вольтметр. После чего идёт цифра. Например, 2 – это устройства для постоянного тока, цифрой 3 отмечают специализирующиеся на переменном токе, 4 – импульсные. Шифр В7 определяет универсальное устройство. В5 и В6, соответственно, для фазочувствительного и селективного устройства.

Универсальный вольтметр В7-27

Универсальный вольтметр В7-27

Основные нормируемые характеристики

Это:

  • Обхват замеряемого напряжения;
  • Класс точности прибора;
  • Обхват рабочих частот.

Принцип действия

Электромеханические устройства основаны на воздействии напряжения на магнитное поле. Стрелка прибора закреплена к оси с постоянным магнитом. Когда он подвергается воздействию магнитного поля, возникающего под действием напряжения, стрелка отклоняется. Чем выше разность потенциалов, тем больше магнитное поле, значит, больше сдвинется стрелка.

Электронные вольтметры как работают

Аналоговые электронные устройства также имеют стрелку со шкалой в роли индикатора. Однако входящий сигнал сначала попадает на электронный детектор, преобразуется, при необходимости усиливается и затем отклоняет стрелку. Нужно быть внимательным к тому, что показывает прибор, ведь у вольтметров разная цена деления шкалы.

Принцип действия цифровых вольтметров основан на АЦП, который преобразует входящее значение в сигнал, поступающий на экран.

Как подключать вольтметр, правила пользования

Как пользоваться вольтметром? Для подключения всегда применяют параллельный метод. Чтобы данные, получаемые с прибора, были максимально точны, его сопротивление обязано быть как можно больше. Иначе он будет забирать на себя ток, увеличивая нагрузку. Если его подключить последовательно, то он просто оборвет цепь.

Схема подключения вольтметра

Схема подключения вольтметра

Из правил техники безопасности стоит выделить следующие:

  • Не применять вольтметр для измерения напряжения, выходящего за лимиты.
  • Не применять в неподходящих условиях эксплуатации. Например, экстремальные температуры и влажность могут негативно сказаться на работе устройства.
  • Не работать в недостаточно освещённом месте.

Технические характеристики

Различные, в зависимости от модели. Помимо упомянутых нормируемых характеристик, могут быть мобильными или стендовыми, иметь стрелочную индикацию или на дисплее, быть различными по весу и размерам. Также условия эксплуатации могут отличаться. Температура, влажность и давление атмосферы для каждой модели индивидуальны.

Видео

Вольтметр — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Два цифровых вольтметра. Верхний — коммерческая модель. Нижний сконструировали студенты Берлинского технического университета

Вольтметр (вольт + греч. μετρεω «измеряю») — измерительный прибор непосредственного отсчёта для определения напряжения или ЭДС в электрических цепях. Подключается параллельно нагрузке или источнику электрической энергии.

Идеальный вольтметр должен обладать бесконечно большим внутренним сопротивлением. Поэтому чем выше внутреннее сопротивление в реальном вольтметре, тем меньше влияния оказывает прибор на измеряемый объект и, следовательно, тем выше точность и разнообразнее области применения.

Классификация и принцип действия

Классификация

  • По принципу действия вольтметры разделяются на:
    • электромеханические — магнитоэлектрические, электромагнитные, электродинамические, электростатические, выпрямительные, термоэлектрические;
    • электронные — аналоговые и цифровые
  • По назначению:
    • постоянного тока;
    • переменного тока;
    • импульсные;
    • фазочувствительные;
    • селективные;
    • универсальные
  • По конструкции и способу применения:
    • щитовые;
    • переносные;
    • стационарные

Аналоговые электромеханические вольтметры

  • Магнитоэлектрические, электромагнитные, электродинамические и электростатические вольтметры представляют собой измерительные механизмы соответствующих типов с показывающими устройствами. Для увеличения предела измерений используются последовательно включённые добавочные сопротивления. Технические характеристики аналогового вольтметра во многом определяются чувствительностью магнитоэлектрического измерительного прибора. Чем меньше его ток полного отклонения, тем более высокоомные добавочные резисторы можно применить. А значит, входное сопротивление вольтметра будет более высоким. Тем не менее, даже при использовании микроамперметра с током полного отклонения 50 мкА (типичные значения 50..200 мкА), входное сопротивление вольтметра составляет всего 20 кОм/В (20 кОм на пределе измерения 1 В, 200 кОм на пределе 10 В). Это приводит к большим погрешностям измерения в высокоомных цепях (результаты получаются заниженными), например при измерении напряжений на выводах транзисторов и микросхем, и маломощных источников высокого напряжения.
    • ПРИМЕРЫ: М4265, М42305, Э4204, Э4205, Д151, Д5055, С502, С700М
  • Выпрямительный вольтметр представляет собой сочетание измерительного прибора, чувствительного к постоянному току (обычно магнитоэлектрического), и выпрямительного устройства.
    • ПРИМЕРЫ: Ц215, Ц1611, Ц4204, Ц4281
  • Термоэлектрический вольтметр — прибор, использующий ЭДС одной или более термопар, нагреваемых током входного сигнала.
    • ПРИМЕРЫ: Т16, Т218
Микровольтметр В3-57

Аналоговые электронные вольтметры общего назначения

Аналоговые электронные вольтметры содержат, помимо магнитоэлектрического измерительного прибора и добавочных сопротивлений, измерительный усилитель (постоянного или переменного тока), который позволяет иметь более низкие пределы измерения (до десятков — единиц милливольт и ниже), существенно повысить входное сопротивление прибора, получить линейную шкалу на малых пределах измерения переменного напряжения.

Цифровые электронные вольтметры общего назначения

Принцип работы вольтметров дискретного действия состоит в преобразовании измеряемого постоянного или медленно меняющегося напряжения в электрический код с помощью аналого-цифрового преобразователя, который отображается на табло в цифровой форме.

Диодно-компенсационные вольтметры переменного тока

Принцип действия диодно-компенсационных вольтметров состоит в сравнении с помощью вакуумного диода пикового значения измеряемого напряжения с эталонным напряжением постоянного тока с внутреннего регулируемого источника вольтметра. Преимущество такого метода состоит в очень широком рабочем диапазоне частот (от единиц герц до сотен мегагерц), с весьма хорошей точностью измерения, недостатком является высокая критичность к отклонению формы сигнала от синусоиды.

  • ПРИМЕРЫ: В3-49, В3-63 (используется пробник 20 мм)

В настоящее время разработаны новые типы вольтметров, такие как В7-83 (пробник 20 мм) и ВК3-78 (пробник 12 мм), с характеристиками аналогичными диодно-компенсационным. Последние в скором времени могут быть допущены к применению в качестве рабочих эталонов. Из иностранных аналогов можно выделить вольтметры серии URV фирмы Rohde&Schwarz с пробниками диаметром 9 мм.

Импульсные вольтметры

Импульсные вольтметры предназначены для измерения амплитуд периодических импульсных сигналов с большой скважностью и амплитуд одиночных импульсов.

Фазочувствительные вольтметры

Фазочувствительные вольтметры (векторметры) служат для измерения квадратурных составляющих комплексных напряжений первой гармоники. Их снабжают двумя индикаторами для отсчета действительной и мнимой составляющих комплексного напряжения. Таким образом, фазочувствительный вольтметр дает возможность определить комплексное напряжение, а также его составляющие, принимая за нуль начальную фазу некоторого опорного напряжения. Фазочувствительные вольтметры очень удобны для исследования амплитудно-фазовых характеристик четырехполюсников, например усилителей.

Селективные вольтметры

Селективный вольтметр способен выделять отдельные гармонические составляющие сигнала сложной формы и определять среднеквадратичное значение их напряжения. По устройству и принципу действия этот вольтметр аналогичен супергетеродинному радиоприёмнику без системы АРУ, в качестве низкочастотных цепей которого используется электронный вольтметр постоянного тока. В комплекте с измерительными антеннами селективный вольтметр можно применять как измерительный приёмник.

  • ПРИМЕРЫ: В6-4, В6-6, В6-9, В6-10, SMV 8.5, SMV 11, UNIPAN 233 (237), Селективный нановольтметр «СМАРТ»

Наименования и обозначения

Видовые наименования

  • Нановольтметр — вольтметр с возможностью измерения очень малых напряжений (менее 1мкВ)
  • Микровольтметр — вольтметр с возможностью измерения очень малых напряжений (менее 1мВ)
  • Милливольтметр — вольтметр для измерения малых напряжений (единицы — сотни милливольт)
  • Киловольтметр — вольтметр для измерения больших напряжений (более 1 кВ)
  • Векторметр — фазочувствительный вольтметр

Обозначения

  • Электроизмерительные вольтметры обозначаются в зависимости от их принципа действия
    • Дxx — электродинамические вольтметры
    • Мxx — магнитоэлектрические вольтметры
    • Сxx — электростатические вольтметры
    • Тxx — термоэлектрические вольтметры
    • Фxx, Щxx — электронные вольтметры
    • Цxx — вольтметры выпрямительного типа
    • Эxx — электромагнитные вольтметры
  • Радиоизмерительные вольтметры обозначаются в зависимости от их функционального назначения по ГОСТ 15094
    • В2-xx — вольтметры постоянного тока
    • В3-xx — вольтметры переменного тока
    • В4-xx — вольтметры импульсного тока
    • В5-xx — вольтметры фазочувствительные
    • В6-xx — вольтметры селективные
    • В7-xx — вольтметры универсальные

Основные нормируемые характеристики

История

Первым в мире вольтметром был «указатель электрической силы» русского физика Г. В. Рихмана (1745). Принцип действия «указателя» используется в современном электростатическом вольтметре.

См. также

Другие средства измерения напряжений и ЭДС

  • Для измерения абсолютного значения:
    • Потенциометр — точные измерения компенсационным методом
    • Мультиметр (тестер) — комбинированный прибор для измерения напряжения, силы тока и сопротивления
    • Осциллограф — измерение мгновенных значений напряжения сигнала, изменяющегося во времени; в режиме измерения «с открытым входом» можно измерять и постоянное напряжение.
    • Электрометр — прибор, служащий для измерения электрического потенциала
  • Для измерения относительного значения:
    • Измерители отношений напряжений
    • Измерители нестабильности напряжений
  • Преобразователи:
  • Меры:

Прочие ссылки

Литература и документация

Литература

  • Справочник по электроизмерительным приборам; Под ред. К. К. Илюнина — Л.:Энергоатомиздат, 1983
  • Справочник по радиоизмерительным приборам: В 3-х т.; Под ред. В. С. Насонова — М.:Сов. радио, 1979

Нормативно-техническая документация

  • ГОСТ 8711-93 (МЭК 51-2-84) Приборы аналоговые показывающие электроизмерительные прямого действия и вспомогательные части к ним. Часть 2. Особые требования к амперметрам и вольтметрам
  • ГОСТ 8.006-72, ГОСТ 8.012-72, ГОСТ 8.117-82, ГОСТ 8.118-85, ГОСТ 8.119-85, ГОСТ 8.402-80, ГОСТ 8.429-81, ГОСТ 8.497-83 — методики поверки вольтметров разных видов
  • ТУ Тч2.710.010 Вольтметры универсальные цифровые

Ссылки

Вольтметр — это… Что такое Вольтметр?

Два цифровых вольтметра. Верхний — коммерческая модель. Нижний сконструировали студенты Берлинского технического университета

Вольтметр (вольт + гр. μετρεω измеряю) — измерительный прибор непосредственного отсчёта для определения напряжения или ЭДС в электрических цепях. Подключается параллельно нагрузке или источнику электрической энергии.

Классификация и принцип действия

Классификация

  • По принципу действия вольтметры разделяются на:
    • электромеханические — магнитоэлектрические, электромагнитные, электродинамические, электростатические, выпрямительные, термоэлектрические;
    • электронные — аналоговые и цифровые
  • По назначению:
    • постоянного тока;
    • переменного тока;
    • импульсные;
    • фазочувствительные;
    • селективные;
    • универсальные
  • По конструкции и способу применения:
    • щитовые;
    • переносные;
    • стационарные

Аналоговые электромеханические вольтметры

  • Магнитоэлектрические, электромагнитные, электродинамические и электростатические вольтметры представляют собой измерительные механизмы соответствующих типов с показывающими устройствами. Для увеличения предела измерений используются добавочные сопротивления.
    • ПРИМЕРЫ: М4265, М42305, Э4204, Э4205, Д151, Д5055, С502, С700М
  • Выпрямительный вольтметр представляет собой сочетание измерительного прибора, чувствительного к постоянному току (обычно магнитоэлектрического), и выпрямительного устройства.
    • ПРИМЕРЫ: Ц215, Ц1611, Ц4204, Ц4281
  • Термоэлектрический вольтметр — прибор, использующий ЭДС одной или более термопар, нагреваемых током входного сигнала.
    • ПРИМЕРЫ: Т16, Т218
Микровольтметр В3-57

Аналоговые электронные вольтметры общего назначения

Цифровые электронные вольтметры общего назначения

Диодно-компенсационные вольтметры переменного тока

Принцип действия диодно-компенсационных вольтметров состоит в сравнении с помощью вакуумного диода пикового значения измеряемого напряжения с эталонным напряжением постоянного тока с внутреннего регулируемого источника вольтметра. Преимущество такого метода состоит в очень широком рабочем диапазоне частот (от единиц герц до сотен мегагерц), с весьма хорошей точностью измерения, недостатком является высокая критичность к отклонению формы сигнала от синусоиды.

  • ПРИМЕРЫ: В3-49, В3-63 (используется пробник 20 мм)

В настоящее время разработаны новые типы вольтметров, такие как В7-83 (пробник 20 мм) и ВК3-78 (пробник 12 мм), с характеристиками аналогичными диодно-компенсационным. Последние в скором времени могут быть допущены к примирению в качестве рабочих эталонов. Из иностранных аналогов можно выделить вольтметры серии URV фирмы Rohde&Schwarz с пробниками диаметром 9 мм.

Импульсные вольтметры

Фазочувствительные вольтметры

Селективные вольтметры

Селективный вольтметр способен выделять отдельные гармонические составляющие сигнала сложной формы и определять среднеквадратичное значение их напряжения. По устройству и принципу действия этот вольтметр аналогичен супергетеродинному радиоприёмнику без системы АРУ, в качестве низкочастотных цепей которого используется электронный вольтметр постоянного тока. В комплекте с измерительными антеннами селективный вольтметр можно применять как измерительный приёмник.

  • ПРИМЕРЫ: В6-4, В6-6, В6-9, В6-10, SMV 8.5, SMV 11, UNIPAN 233 (237), Селективный нановольтметр «СМАРТ»

Наименования и обозначения

Видовые наименования

  • Нановольтметр — вольтметр с возможностью измерения очень малых напряжений (менее 1мкВ)
  • Микровольтметр — вольтметр с возможностью измерения очень малых напряжений (менее 1мВ)
  • Милливольтметр — вольтметр для измерения малых напряжений (единицы — сотни милливольт)
  • Киловольтметр — вольтметр для измерения больших напряжений (более 1 кВ)
  • Векторметр — фазочувствительный вольтметр

Обозначения

  • Электроизмерительные вольтметры обозначаются в зависимости от их принципа действия
    • Дxx — электродинамические вольтметры
    • Мxx — магнитоэлектрические вольтметры
    • Сxx — электростатические вольтметры
    • Тxx — термоэлектрические вольтметры
    • Фxx, Щxx — электронные вольтметры
    • Цxx — вольтметры выпрямительного типа
    • Эxx — электромагнитные вольтметры
  • Радиоизмерительные вольтметры обозначаются в зависимости от их функционального назначения по ГОСТ 15094
    • В2-xx — вольтметры постоянного тока
    • В3-xx — вольтметры переменного тока
    • В4-xx — вольтметры импульсного тока
    • В5-xx — вольтметры фазочувствительные
    • В6-xx — вольтметры селективные
    • В7-xx — вольтметры универсальные

Основные нормируемые характеристики

История

Первым в мире вольтметром был «указатель электрической силы» русского физика Г. В. Рихмана (1745). Принцип действия «указателя» используется в современном электростатическом вольтметре.

См. также

Другие средства измерения напряжений и ЭДС

  • Для измерения абсолютного значения:
    • Потенциометр — точные измерения компенсационным методом
    • Мультиметр (тестер) — комбинированный прибор для измерения напряжения, силы тока и сопротивления
    • Осциллограф — измерение мгновенных значений напряжения сигнала, изменяющегося во времени
    • Электрометр — прибор, служащий для измерения электрического потенциала
  • Для измерения относительного значения:
    • Измерители отношений напряжений
    • Измерители нестабильности напряжений
  • Преобразователи:
  • Меры:

Прочие ссылки

Литература и документация

Литература

  • Справочник по электроизмерительным приборам; Под ред. К. К. Илюнина — Л.:Энергоатомиздат, 1983
  • Справочник по радиоизмерительным приборам: В 3-х т.; Под ред. В. С. Насонова — М.:Сов. радио, 1979

Нормативно-техническая документация

  • ГОСТ 8711-93 (МЭК 51-2-84) Приборы аналоговые показывающие электроизмерительные прямого действия и вспомогательные части к ним. Часть 2. Особые требования к амперметрам и вольтметрам
  • ГОСТ 8.006-72, ГОСТ 8.012-72, ГОСТ 8.117-82, ГОСТ 8.118-85, ГОСТ 8.119-85, ГОСТ 8.402-80, ГОСТ 8.429-81, ГОСТ 8.497-83 — методики поверки вольтметров разных видов
  • ТУ Тч2.710.010 Вольтметры универсальные цифровые

Ссылки

Принцип действия аналоговых вольтметров

 

Основным элементом аналоговых электромеханических вольтметров и электронных вольтметров является измерительный механизм, в котором энергия электромагнитного поля преобразуется в механическую энергию и происходит перемещение подвижной части измерительного механизма (рамки, подвижного магнита и т.п.).

Наиболее широко используются измерительные механизмы магнитоэлектрической системы, состоящие (см. рис. 4.1) из постоянного магнита (1) с магнитопроводом (2) и подвижной рамки (3).

(1- постоянный магнит, 2- магнитопровод, 3- рамка, 4- токопроводящие пружины)

Рис. 4.1. Измерительный механизм магнитоэлектрической системы

 

При протекании по рамке тока в активных участках рамки, находящихся в магнитном поле, возникает сила, пропорциональная току (I), магнитной индукции (В) и длине проводника (а). Момент, стремящийся повернуть рамку, зависит от силы, плеча (b/2), на котором действует сила, и числа активных витков рамки (N):

 

,

где B – индукция в зазоре, Тл;

–площадь рамки, мм2;

N – число витков рамки;

При повороте рамки на угол возникает противодействующий момент, создаваемый спиральными пружинами (4), одновременно служащими токопроводами,

,

где W – жесткость противодействующих пружин,

Отсюда, угол поворота рамки пропорционален току

Таким образом, измерительный механизм представляет собой миллиамперметр. Если известно сопротивление рамки (RP), то измерительный механизм может служить милливольтметром.

Для расширения пределов измерения напряжения постоянного тока последовательно с измерительным механизмом включают добавочное сопротивление Rд (см. рис. 4.2).

Рис. 4.2. Вольтметр магнитоэлектрической системы



 

Номинал добавочного сопротивления выбирают так, чтобы ток через измерительный механизм при предельном значении напряжения не превышал тока , который называется током полного отклонения. При протекании по рамке тока I0 она отклоняется на максимальный угол a0.

Таким образом, в вольтметрах магнитоэлектрической системы сопротивление между входными клеммами зависит от предела измерения Uпр и тока полного отклонения.

.

Для измерения малых напряжений используют электронные вольтметры, в которых входной сигнал усиливается с помощью усилителя постоянного тока (УПТ) (см. рис. 4.3), а затем поступает на измерительный механизм. Входное сопротивление электронных вольтметров определяется входным сопротивлением электронного усилителя и мало зависит от предела измерения вольтметра.

Рис. 4.3. Электронный вольтметр

Для расширения пределов измерения амперметров рамка шунтируется малым сопротивлением так, чтобы при максимальном измеряемом токе Iпр в рамке протекал ток полного отклонения I0, а составной ток (IпрI0) протекал по шунту (см. рис. 4.4).

;

.

Рис. 4.4. Амперметр магнитоэлектрической системы

 

Чем больше предел измерения амперметра Iпр, тем меньше сопротивление шунта.

При измерении напряжения возникают методические и инструментальные погрешности. Для их оценки необходимо знать методические характеристики вольтметра.

Если амперметр или вольтметр не являются постоянными элементами электрической схемы, а включаются в нее только на время измерений, то возникает методическая погрешность, связанная с потреблением измерительным прибором электрической энергии и возможным изменением в этой связи режима работы схемы.

Так, амперметр, подключенный последовательно с нагрузкой, увеличивает общее сопротивление цепи, уменьшая ток в ней. При подключении вольтметра параллельно с нагрузкой сопротивление цепи уменьшается, ток, потребляемый от источника сигнала, возрастает, что приводит к увеличению падения напряжения на внутреннем сопротивлении источника и соответственно к уменьшению падения напряжения на нагрузке.

По теореме об эквивалентном генераторе вся схема кроме выделенного элемента может быть представлена в виде источника ЭДС Е, равной напряжению между точками подключения элемента при разомкнутой цепи Rх (см. рис. 4.5), и внутренним сопротивлением Rэг, равным сопротивлению между точками подключения цепи Rх.

Рис. 4.5. Схема подключения вольтметра

 

Если измерительные приборы не подключены, то падение напряжения на сопротивлении

.

При подключении вольтметр покажет меньшее напряжение и возникнет методическая погрешность:

;

, (4.1)

где – сопротивление схемы между точками 1 и 2, к которым подключен вольтметр. Если Rх и Rэг отличаются на порядок, то R определяется меньшим из них.

Таким образом, важной метрологической характеристикой вольтметра является его входное сопротивление. Для уменьшения методических погрешностей это сопротивление должно быть большим.

Сопротивление вольтметра зависит от тока полного отклонения измерительного механизма и предела измерения. Для сравнения вольтметров между собой вводят понятие нормированного сопротивления вольтметра:

;

, (4.2)

где – нормированное сопротивление, Ом/В;

– предел измерения вольтметра, В;

– ток полного отклонения измерительного механизма, А.

Таким образом, для уменьшения методических погрешностей надо использовать прибор на большом пределе измерения. Но при этом возрастает относительная инструментальная погрешность. Общая относительная погрешность измерения напряжения вольтметром определяется по формуле

, %, (4.3)

где Iн, Uн – нормирующие значения I и U соответственно.

При измерениях в маломощных цепях выбор типа измерительного прибора и пределов измерения следует производить, учитывая одновременно и методическую, и инструментальные погрешности в соответствии с приведенными формулами.

При экспериментальных исследованиях в авиаприборостроении широко используются комбинированные электроизмерительные приборы (тестеры, авометры), в которых один и тот же измерительный механизм магнитоэлектрической системы совместно с набором встроенных шунтов, добавочных сопротивлений и других элементов служит для измерения постоянных и переменных токов, напряжений, сопротивлений, емкостей, индуктивностей, параметров транзисторов и т.п. Наиболее важными характеристиками комбинированных приборов, определяющими преимущественную область применения каждого типа авометра, является их входное сопротивление и класс точности. Приборы с большим входным сопротивлением имеют меньшую погрешность и предназначены для измерений в электронных схемах, когда допускается малое потребление мощности измерительным прибором. При выборе типа авометра и предела измерений следует принимать во внимание как инструментальные, так и методические погрешности прибора в соответствии с формулой (4.3).

Основным элементом комбинированного прибора является высокочувствительный измерительный механизм магнитоэлектрической системы. Этот механизм включается в схемы для измерения тока, напряжения, сопротивления и т.п.

При отклонении условий от нормальных возникают дополнительные погрешности: температурные, от действия электрических и магнитных полей, из-за изменения формы кривой под влиянием гармоник основного сигнала, при выходе частоты за границы нормальной области и т.п. При одновременном действии нескольких влияющих факторов соответствующие погрешности складываются.

 

ЛАБОРАТОРНОЕ ЗАДАНИЕ

 

1. Изучить инструкцию по эксплуатации цифрового мультиметра UT60A.

2. Изучить инструкцию по эксплуатации тестера YX-360TRA.

3. Экспериментально определить погрешность измерения напряжения постоянного тока тестером во всех оцифрованных точках шкалы на одном пределе измерений.

 

ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ


Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:

Принцип действия Вольтметра (как он делает измерения)

если разобрать стрелочный вольтметр то последовательно с катушкой шкалы измерения стоит сопротивление (зачастую 1в1ком )и шкала регистрирует ток ( миллиамперы) на этом резисторе которые проградуированы на шкале как вольты .парадокс, но стрелочный вольтметр на самом деле меряет ток . цифровой вольтметр измеряет напряжение чуть чуть по другому ставиться делитель напряжения значение напряжения на одном из резисторов равно 5вольтам что соответствует логической единицы это напряжение будет соответствовать максимуму измеряемого напряжения, у микроконтроллера вход настраиваться как ацп он имеет около 256 уровней равных 5 вольтам и в зависимости от напряжения на входе микроконтроллера выбирается определенный уровень который соответствует определенному напряжению выводимого на устройство индикации

его подключают параллельно к источнику,

В основе лежит чувствительный гальвонометр. Он ни вольтметр, ни амперметр. Например, стрелка полностью отклоняется при напряжении 0,1 вольт, а рамка потребляет ток 100 мкА. (сопротивление рамки 1 кОм) . Таким прибором, в указанных пределах можно мерить как напряжение, так и ток. Но погрешности будут очень большие. Если нужно измерять бОльшие напряжения, то нужно будет ставить шунты (дополнительные резисторы) . Нетрудно посчитать, что чтобы мерить напряжение до 100 вольт, нужно последовательно с прибором подключить резистор 1 мОм. Но вот теперь такой прибор будет мерить только напряжение. Ток им мерить нельзя. Но из этого же гальванометра можно сделать и амперметр. Чтобы нам мерить ток до 100 А, нужен резистор (очень толстый) с сопротивленим 0,001 ом. Его нужно подключить параллельно гальванометру. На таком резисторе при токе 100А будет падать напряжение 0,1 в. Которое мы и будем мерить.

Принцип работы аналоговых вольтметров заключается в следующем: входное переменное напряжение преобразуется в постоянное, усиливается и подается на детектор, выходной сигнал которого и вызывает отклонение стрелки. Чем больше входное напряжение – тем сильнее отклоняется стрелка.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *