Как сделать из амперметра вольтметр: Шунт для амперметра. Или как сделать вольтметр из амперметра и наоборот. — Источники питания — Каталог статей

Содержание

Шунт для амперметра. Или как сделать вольтметр из амперметра и наоборот. - Источники питания - Каталог статей

Шунт для амперметра. Или как сделать вольтметр из амперметра и наоборот.

Эту статью я решил написать, когда делал источник питания для своей домашней лаборатории. Из собственного опыта замечено, что на регулируемом блоке питания должен быть вольтметр, для оценки устанавливаемого напряжения. А так же амперметр, для приблизительной оценки тока потребляемого нагрузкой. Решено в новый источник питания установить эти полезные элементы: вольтметр и амперметр. Поискав в ящиках, нашел две подходящих измерительных головки (основной критерий - минимальные размеры). С максимальным током 50мкА и 30мА.

 

Сначала сделаем вольтметр из амперметра

Итак, перейдем к расчетам.

Самое простое сделать вольтметр из амперметра, я использую второй амперметр. Для расчетов нам понадобятся: максимальный ток отклонения стрелки - в моем случае 30мА, Максимальное напряжение, которое должен измерять наш вольтметр - 30В.

Используя закон Ома находим сопротивление: R=U/I, R=1кОм.

Значит шунт (резистор) сопротивлением 1кОм нужно подключить последовательно с амперметром. При этом мы получим вольтметр. Т.е. если через такую последовательную цепь будет протекать ток в 30мА, то падение напряжения на этом резисторе равно 30В. В моем случае мне даже не нужно изменять шкалу прибора, достаточно наклеить букву "V", чтобы было понятно, что это вольтметр.

Следует помнить, что через такой вольтметр всегда будет течь ток 0-30мА, в зависимости от измеряемого напряжения от 0-30В. А так как он используется в блоке питания это не критично. Так же не следует забывать, что резистор должен быть подходящей можности, которую определим по формуле P = I*I*R получим P=30мА*30мА*1кОм=0,9Вт ставим с запасом не меньше 1Вт.

Надо ещё учесть внутреннее сопротивление прибора. Тогда добавочный резистор считается так: Rд=Uп/Iи-Rи.
Rд - сопротивление добавочного резистора;
Uп - макс. значение выбранного предела измерения напряжения;

Iи - ток полного отклонения выбранного амперметра;
Rи - внутреннее сопротивление (рамки прибора) выбранного амперметра, оно указывается.

Делаем амперметр из амперметра у которого маленькая шкала.

У первого амперметра шкала 50мкА это очень мало, мне нужно 1,5А. Чтобы расширить диапазон измерения амперметра, нужно установить шунт, но не последовательно, а параллельно с измерительной головкой. Получается ток будет разветвляться и одна часть потечет через амперметр, а другая через сопротивление. Нужно подобрать такое сопротивление, чтобы ток в 1,5А делился на два, 50мкА через амперметр, а остальной ток через резистор.

Для расчетов понадобится знать сопротивление амперметра, но так как его я не знаю, то шунт буду изготавливать методом подгона. Для этого нужно взять медную проволоку диаметром 0,8-1мм длинной 1 метр и измерить ток, при котором стрелка отклоняется в крайнее положение. 

Для этого понадобится регулируемый источник напряжения и нагрузка, я использовал автомобильную лампочку. Далее таким образом подгоняем шунт увеличивая длину проволоки если нужно уменьшить максимальный ток или укорачиваем проволоку если нужно увеличить максимальное значение шкалы амперметра.

У меня получился вот такой шунт в четыре слоя. Края я проклеил силиконовым клеем.

Следует помнить, что если случайно оторвется шунт, то через микроамперметр потечет большой ток и он выйдет из строя.

Амперметр из вольтметра делается по аналогии с первым вариантом, только шунт устанавливается не последовательно а параллельно. Также бывает, что в вольтметрах устанавливаются внутренние резисторы, убрав которые можно получить амперметр.

Следует помнить что амперметр должен иметь минимальное сопротивление, а вольтметр должен обладать очень высоким сопротивлением.

9. Вольтметр. Как изменить предел измерения. Как переделать из постоянного тока на переменный. :: АвтоМотоГараж

Переходим к работе над измерительными приборами. Здесь их будет задействовано достаточно много: тахометр, два прецизионных мультиметра с функцией True RMS, осциллограф, двухканальный тестер температуры, аналоговый вольтметр и аналоговый амперметр. Из всего перечисленного у нас в полноценном виде нет только двух последних. Поэтому будем их изготавливать самостоятельно.

Аналоговые приборы включены в состав стенда чтобы отслеживать динамику изменения напряжения и тока нагрузки в реальном времени. При работе цифровые мультиметры, в рамках некоторых процессоров, тратят значительное время на преобразование сигнала и его последующий вывод. Получается, что пока выполняются математические вычисления и отображение информации, значение тока или напряжения может существенно измениться, вернуться к ранее выведенному значению и данный факт замечен не будет. После того как будет завершена работа по созданию стенда, в качестве наглядного примера подобной ситуации, можно будет привести измерения параметров цепи при работе указателей поворотов.

Приступаем к изготовлению. Аналоговые приборы будем делать из промышленных измерительных головок, которые устанавливают в распределительные щиты. У нас есть вольтметр, который рассчитан на работу с напряжением до 250 вольт и амперметр с рабочим током до 150 амперметр. Амперметр конечно использовался с шунтирующем резистором. Для того, чтобы нам использовать эти приборы, их потребуется переделать. В цепях, в которые планируется включить амперметр и вольтметр, течёт переменный ток, а приборы рассчитаны на работу с постоянным. Таким образом нам придётся изменить не только предел измерения, но и адаптировать их для работы с переменным током.

Особых проблем с изменением рабочих диапазонов и типом тока мы не видим. Сами точные значения аналоговых приборов пока нам не требуются, поэтому новая шкала в процессе изготовления будет упрощена.

Работу начинаем с создания корпусов. Их мы сделаем из обрезков десятимиллиметровой фанеры. Процесс до безобразия прост, поэтому акцент на нём ставить не будем. Чтобы оценить масштабы переделки мы начали разбирать вольтметр.

Параллельно с переделкой приборов, сразу выполним покрасочные работы. После того как покрытие высохнет, в корпуса установим блоки клемм и приклеим ножки.

Продолжаем работу над вольтметром. Для полного понимания того, что потребуется сделать с измерительным прибором, снимаем пластину на которой находится его шкала.

Внутри корпуса расположены две катушки, измерительная головка и две клеммы которые вмонтированы в основание.

На этапе модернизации устройства стоит более подробно остановиться на принципиальных схемах.

Первой мы рассмотрим схему, которая позволит нам поменять предел измерения напряжения. Если погрузиться в схемотехнику, то мы обнаружим, что измерительная головка — это миллиамперметр. На базе его строятся абсолютно все стрелочные измерительные приборы и индикаторы. В зависимости от того какие радиокомпоненты окружают миллиамперметр и как впоследствии всё это включено в схему, и будет определять назначение измерительного прибора, станет ли он амперметром или вольтметром.

 

В магнитоэлектрических вольтметрах измеряемое напряжение Uизм. преобразует в ток. Цепь преобразование включает в себя сумму сопротивлений Rма и Rд, где Rма сопротивление измерительной головки, а Rд - добавочное сопротивление.

Rд и отвечает за максимальный предел измерений. Из этих двух сопротивлений и состоит сопротивление самого вольтметра - Rв.

Предел измерения максимального напряжения Uизм.макс. зависит от тока полного отклонения стрелки Iизм.макс. и внутреннего сопротивления измерительной головки Rма.

Вернёмся к нашему вольтметру и посмотрим, что там. Две катушки которые находятся внутри корпуса это и есть добавочные сопротивления. Каждая из них имеет сопротивление 16700 Ом. В последствии, нам потребуется эти две катушки отсоединить, а взамен установить построечный резистор. Им мы установим требуемый нам предел измерения.

Рассмотрим вторую схему, которая нам позволит адаптировать вольтметр для нашего стенда. Как ранее уже было замечено, вольтметр М309 предназначен для работы в цепях с постоянным током. В нашем случае ток будет переменный. Для того чтобы вольтметр мог измерять переменное напряжение есть несколько вариантов схем. Первая с однополупериодным выпрямителем, и вторая с двухполупериодным выпрямителем. Для вольтметров с выпрямителем расчёт Rд будет немного отличаться. Рассчитав добавочный резистор по основной формуле (её см. выше) мы полученное значение Rд должны разделитель на коэффициент. Для однополупериодной схемы этот коэффициент составляет от 2,5 до 3-х единиц, а для двухполупериодной схемы коэффициент составляет от 1,25 до 1,5.

Отсоединив добавочные сопротивления, мы к входным клеммам крепим диодный мост (двухполупериодная схема). Далее к одной из ножек диодного моста припаиваем построечный резистор. От резистора припаиваем провод к измерительной головки. От второй клеммы измерительной головки припаиваем провод к оставшейся клемме диодного моста.

Коммутация электрической схемы внутри вольтметра завершена.

Для проведения испытаний воспользуемся лабораторные автотрансформатором. Им совместно с мультиметром проверим работоспособность модернизированного вольтметра. Как и прогнозировалось, всё работает. Собираем конструкцию дальше. Устанавливаем шкалу обратно и прикручиваем два провода для коммутации клемм на корпусе с вольтметром.

Устанавливаем вольтметр в корпус и подключаем его к корпусным клеммам.

Закрутив заднюю крышку корпуса, мы ещё до изготовления шкалы протестируем вольтметр включив его в схему стенда. Прибор работает.

Переходим к изготовлению новой шкалы. Как уже ранее заявляли она будет иметь упрощённый вид. Её создадим в программе MS Visio и распечатаем на бумаге на принтере.

Наклеиваем шкалу на пластину и собираем прибор.

В следующей статье рассмотрим, что нам потребуется сделать, чтобы можно было включить амперметр М367 в схему нашего стенда.

РАСЧЁТ ШУНТА

РАСЧЁТ ШУНТА

     Не знаю как вы, а я любому цифровому амперметру и вольтметру в лабораторном блоке питания предпочту старые добрые стрелочные индикаторы. Ведь при наличии каких либо коротких импульсов тока, на цифровом индикаторе будет абракадабра, а то и вообще показания останутся без изменений, если стоит в схеме небольшая задержка обновления показаний. Так же и короткое КЗ может остаться без внимания, а вот стрелка амперметра, дёрнувшись, сразу покажет что к чему.

     В общем во многих аппаратах таки лучше ставить стрелочные головки. И блок питания - это тот случай, когда за модой на цифровые АЛС-ки лучше не гонятся, а сделать именно стрелочную индикацию вольт и ампер. Убедил? Тогда приступим к расчёту и изготовлению. Не буду грузить вас многострочными формулами, теориями и коэффициентами поправки на температуру воздуха и цены на нефть. Для этих целей подойдёт простая, годами проверенная технология практического расчёта шунта для любого, даже на неизвестный предел измерения, стрелочного индикатора.

     Собираем вот эту простенькую экспериментальную схемку с участием контрольного цифрового амперметра (мультиметра), нагрузки (паруваттного резистора на несколько Ом или простой лампочки на 6,3В) и собственно самого неизвестного стрелочного индикатора. Всё это хозяйство соединяем последовательно - цепочкой, и подсоединяем к регулируемому (желательно) блоку питания. Выставляем, допустим 10 В и смотрим, что у нас показывает контрольный цифровой мультиметр - амперметр. 

     Теоретически он покажет предположим 0,5 А. В идеале, для нужного предела в 1 А и стрелочник должен показать отклонение на пол шкалы. Ах вам надо чтоб он стал амперметром не на 1 А, а на 2 А? Не проблема. Последовательно с головкой включаем подстроечный (для эксперимента, потом замеряем получившееся сопротивление и заменим на постоянный) резистор R3 на несколько килоом, и уменьшаем понемногу его сопротивление, чтоб полное отклонение стрелки индикатора соответствовало току 2 А. Он предварительно должен стоять на максимуме сопротивления. Само собой, что эти 2 А надо предварительно выставить напряжением с блока питания. 

     Вот, сделали. А если у нас стрелочник наоборот показывает при токе по мультиметру 0,5 А всего четверть шкалы, а по плану вы хотите чтоб полное отклонение стрелки было при 0,1 А? Тогда просто увеличьте сопротивление шунта где-то в два раза и посмотрите что получилось. А получится то, что стрелка отклонится уже дальше, может и на всю шкалу если угадали с номиналом резистора. Перебор? Зашкаливает уже? Тогда подкручиваем переменник пока не вернём стрелку куда надо.

     Если теперь вы думаете как всё это добро встроить в блок питания на индикацию тока, вот схема подключения. Шунтируя стрелочный прибор двумя разными резисторами R1 или R1+R2, можно получить два диапазона измерения тока: в нашем случае 0,1 А или 1 А. Сопротивление резисторов этих указано ориентировочно - в процессе настройки и в зависимости от самого микроамперметра их сопротивление может отличаться.


     С расчётом шунта для превращения стрелочного индикатора в вольтметр ещё проще. Последовательно включаем цифровой контрольный вольтметр (на схеме не указан), головку, подстроечный резистор R3 на максимальный предел 200 - 1000 килоом, на всякий пожарный защитный резистор R7 на 10-50 килоом и естественно блок питания. Выставляем на БП 10 вольт (по контрольному мультиметру) и вращая подстроечник R3, который предварительно выставлен на максимальное сопротивление (иначе стрелочный индикатор сгорит моментально, помним этот момент всегда!), добиваемся отклонения стрелки на максимум. Во что превратился наш микроамперметр? Правильно - в вольтметр на 10 вольт. По аналогичному принципу можно превратить стрелочный индикатор в вольтметр на любое напряжение. В конце эксперимента меряем сопротивление переменника и заменяем его таким же постоянным.

     Ну и наконец вот полная схема вольтметра - амперметра на основе одного стрелочного индикатора. Переключение "вольты - амперы" производим тумблером. Обратите внимание: переключение режимов шунта (0,1-1 А) производится не переключателем, а включателем. Именно включателем, чтоб не возникло ситуации, при которой внутренний рычажок переключателя уже оторвался от одного контакта, а к другому ещё не подключился. Тогда весь ток к нагрузке пойдёт через стрелочник на 100 мкА - вылетит в момент. А нанести деления на шкалу можно так: ненужные циферки индикатора аккуратно зачищаем лезвием, а вместо них гелевой чёрной ручкой пишите свои значения.

     Если возникли вопросы - пишите на ФОРУМ

Как из амперметра сделать стрелочный вольтметр

Шунт для амперметра. Или как сделать вольтметр из амперметра и наоборот.

Эту статью я решил написать, когда делал источник питания для своей домашней лаборатории. Из собственного опыта замечено, что на регулируемом блоке питания должен быть вольтметр, для оценки устанавливаемого напряжения. А так же амперметр, для приблизительной оценки тока потребляемого нагрузкой. Решено в новый источник питания установить эти полезные элементы: вольтметр и амперметр. Поискав в ящиках, нашел две подходящих измерительных головки (основной критерий — минимальные размеры). С максимальным током 50мкА и 30мА.

Сначала сделаем вольтметр из амперметра

Итак, перейдем к расчетам.

Самое простое сделать вольтметр из амперметра, я использую второй амперметр. Для расчетов нам понадобятся: максимальный ток отклонения стрелки — в моем случае 30мА, Максимальное напряжение, которое должен измерять наш вольтметр — 30В.

Используя закон Ома находим сопротивление: R=U/I, R=1кОм.

Значит шунт (резистор) сопротивлением 1кОм нужно подключить последовательно с амперметром. При этом мы получим вольтметр. Т.е. если через такую последовательную цепь будет протекать ток в 30мА, то падение напряжения на этом резисторе равно 30В. В моем случае мне даже не нужно изменять шкалу прибора, достаточно наклеить букву «V», чтобы было понятно, что это вольтметр.

Следует помнить, что через такой вольтметр всегда будет течь ток 0-30мА, в зависимости от измеряемого напряжения от 0-30В. А так как он используется в блоке питания это не критично. Так же не следует забывать, что резистор должен быть подходящей можности, которую определим по формуле P = I*I*R получим P=30мА*30мА*1кОм=0,9Вт ставим с запасом не меньше 1Вт.

Надо ещё учесть внутреннее сопротивление прибора. Тогда добавочный резистор считается так: Rд=Uп/Iи-Rи.
Rд — сопротивление добавочного резистора;
Uп — макс. значение выбранного предела измерения напряжения;
Iи — ток полного отклонения выбранного амперметра;
Rи — внутреннее сопротивление (рамки прибора) выбранного амперметра, оно указывается.

Делаем амперметр из амперметра у которого маленькая шкала.

У первого амперметра шкала 50мкА это очень мало, мне нужно 1,5А. Чтобы расширить диапазон измерения амперметра, нужно установить шунт, но не последовательно, а параллельно с измерительной головкой. Получается ток будет разветвляться и одна часть потечет через амперметр, а другая через сопротивление. Нужно подобрать такое сопротивление, чтобы ток в 1,5А делился на два, 50мкА через амперметр, а остальной ток через резистор.

Для расчетов понадобится знать сопротивление амперметра, но так как его я не знаю, то шунт буду изготавливать методом подгона. Для этого нужно взять медную проволоку диаметром 0,8-1мм длинной 1 метр и измерить ток, при котором стрелка отклоняется в крайнее положение.

Для этого понадобится регулируемый источник напряжения и нагрузка, я использовал автомобильную лампочку. Далее таким образом подгоняем шунт увеличивая длину проволоки если нужно уменьшить максимальный ток или укорачиваем проволоку если нужно увеличить максимальное значение шкалы амперметра.

У меня получился вот такой шунт в четыре слоя. Края я проклеил силиконовым клеем.

Следует помнить, что если случайно оторвется шунт, то через микроамперметр потечет большой ток и он выйдет из строя.

Амперметр из вольтметра делается по аналогии с первым вариантом, только шунт устанавливается не последовательно а параллельно. Также бывает, что в вольтметрах устанавливаются внутренние резисторы, убрав которые можно получить амперметр.

Следует помнить что амперметр должен иметь минимальное сопротивление, а вольтметр должен обладать очень высоким сопротивлением.

Параметры и особенности стрелочных вольтметров

И хоть мы уже давно привыкли к цифровым вольтметрам, в природе всё ещё встречаются и стрелочные.

В некоторых случаях их применение может быть более удобным и практичным, чем использование современных цифровых.

Если в ваши руки попал стрелочный вольтметр, то желательно узнать его основные характеристики. Их легко определить по шкале и надписях на ней. В мои руки попал встраиваемый вольтметр М42300.

Внизу, под шкалой, как правило, есть несколько значков и указана модель прибора. Так, значок в виде подковы (или изогнутого магнита) означает, что это прибор магнитоэлектрической системы с подвижной рамкой.

На следующем снимке можно разглядеть такую подковку.

Горизонтальная чёрточка указывает на то, что данный измерительный прибор рассчитан на работу с постоянным током (напряжением).

Тут же стоит уточнить, почему речь идёт о постоянном токе. Не секрет, что стрелочными бывают не только вольтметры, но и огромное количество других измерительных приборов, например, тот же аналоговый амперметр или омметр.

Действие любого стрелочного прибора основано на отклонении катушки в поле магнита при прохождении постоянного тока по этой самой катушке. Чтобы отобразить с помощью стрелки показания на шкале прибора, ток должен быть постоянным.

Если он будет переменным, то стрелка будет отклоняться вправо-влево с частотой переменного тока, который протекает через обмотку катушки. Чтобы измерить величину переменного тока или напряжения в измерительный прибор встраивают выпрямитель.

Именно поэтому, под шкалой прибора указывается тип тока, с которым он способен работать: постоянным или переменным.

Далее на шкале прибора можно обнаружить целое или дробное число, вроде 1,5; 1,0 и подобное. Это класс точности прибора, выраженный в процентах %. Понятно, чем меньше число, тем лучше – показания будут точнее.

Также можно увидеть такой знак – две пересекающиеся черты под прямым углом. Этот знак указывает на то, что рабочее положение прибора вертикальное.

При горизонтальном положении показания могут быть менее точные. Иными словами прибор может «врать». Стрелочный вольтметр с таким значком лучше устанавливать в прибор вертикально и исключить существенный наклон.

А вот такой знак говорит о том, что рабочее положение прибора — горизонтальное.

Ещё один интересный знак – пятиконечная звезда с цифрой внутри.

Данный знак предупреждает о том, что между корпусом прибора и его магнитоэлектрической системой напряжение не должно превышать 2кВ (2000 вольт). На это стоит обращать внимание при эксплуатации вольтметра в высоковольтных установках. Если вы планируете использовать его в блоке питания на 12 – 50 вольт, то беспокоиться не стоит.

Как считывать показания со шкалы стрелочного вольтметра?

Для тех, кто впервые видит шкалу прибора, возникает вполне резонный вопрос: «А как же считывать показания?» На первый взгляд ничего непонятно .

На самом деле всё просто. Чтобы определить минимальное деление шкалы нужно определить ближайшее число (цифру) на шкале. Как видим на шкале нашего М42300 – это 2.

Далее считаем количество промежутков между чёрточками до первого числа или цифры – в нашем случае до 2. Их оказывается 10. Далее делим 2 на 10, получаем 0,2. То есть, расстояние от одной маленькой чёрточки до соседней, равно — 0,2 вольта.

Вот мы и нашли минимальное деление шкалы. Таким образом, если стрелка прибора отклонится на 2 маленьких деления, то это будет означать, что напряжение равно 0,4V (2 * 0,2V = 0,4V).

В наличии уже знакомый нам встраиваемый вольтметр модели М42300. Прибор предназначен для измерения постоянного напряжения до 10 вольт. Шаг измерения — 0,2 вольта.

Прикручиваем к клеммам вольтметра два провода ( соблюдаем полярность!), и подключаем севшую батарейку на 1,5 вольта или любую попавшуюся.

Вот такие показания я увидел на шкале прибора. Как видим, напряжение батарейки равно 1 вольту (5 делений * 0,2V = 1V). Пока фотографировал, стрелка вольтметра упорно двигалась к началу шкалы — батарейка отдавала последние «соки».

Кроме этого мне стало интересно, какой ток потребляет сам стрелочный вольтметр. Поэтому вместо батарейки я подключил блок питания и выставил на выходе 10 вольт — чтобы стрелка прибора отклонилась на всю шкалу. Далее я подключил в разрыв цепи цифровой мультиметр и измерил ток.

Оказалось, ток, потребляемый стрелочным вольтметром, составил всего 1 миллиампер (1 мА). Его достаточно, чтобы стрелка отклонилась на всю шкалу. Это очень мало. Поясню свой намёк.

Получается, что стрелочный вольтметр экономичнее цифрового. Посудите сами, любой цифровой измерительный прибор имеет дисплей (ЖК или светодиодный), контроллер, а также буферные элементы для управления дисплеем. И это только часть его схемы. Всё это потребляет ток, садит батарею или аккумулятор. И если в случае вольтметра с жидкокристаллическим дисплеем потребляемый ток невелик, то при наличии активного светодиодного индикатора, потребляемый ток будет уже существенный.

Вот и получается, что для портативных приборов с автономным питанием иногда разумнее использовать классический стрелочный вольтметр.

При подключении вольтметра к цепи следует помнить о нескольких простых правилах.

Во-первых, вольтметр (любой, хоть цифровой, хоть стрелочный) необходимо подключать параллельно той цепи или элементу, напряжение на котором планируется измерять или контролировать.

Во-вторых, следует учитывать рабочий диапазон измерений. Узнать его легко – достаточно взглянуть на шкалу и определить последнее число на шкале. Это и будет граничное напряжение для измерения данным вольтметром. Естественно, есть и универсальные вольтметры, с выбором предела измерения, но сейчас речь идёт о встраиваемом стрелочном вольтметре с одним пределом измерения.

Если подключить вольтметр, например, со шкалой измерения до 100 вольт, в цепь, где напряжение превышает эти 100 вольт, то стрелка прибора будет уходить за пределы шкалы, «зашкаливать». Такое положение дел рано или поздно приведёт к порче магнитоэлектрической системы.

В-третьих, при подключении стоит соблюдать полярность, если вольтметр рассчитан на измерение постоянного напряжения. Как правило, на клеммах (или хотя бы у одной) указывается полярность – плюс «+» или минус «-» . При подключении вольтметров, рассчитанных на измерение переменного напряжения, полярность подключения не имеет значения.

Надеюсь, теперь вам будет проще определить основные характеристики стрелочного вольтметра, а самое главное, применить его в своих самоделках, например, встроив его в блок питания с регулируемым выходным напряжением . А если сделать светодиодную подсветку его шкалы, то он будет выглядеть вообще шикарно! Согласитесь, такой стрелочный вольтметр будет смотреться стильно и эффектно.

Не судите строго, пожалуйста.
Со школы эти моменты позабылись, т.к. кручусь в сфере лизинга.
Да и вышка, и кандидатская экономические. А в электронике и до сих пор ковыряться хочется. Вот иногда и возникают парадоксальные вопросы. А литературу некогда читать, хотя иногда добираюсь.
Извините.

Спасибо за материал.

Огромное всем спасибо за ответы и терпение.

Именно так. Напряжение постоянное? На переменом ещё важное значение имеет форма напряжения.

Напряжение, показываемое «стрелкой», может отличаться от напряжения, показываемым «цифрой». Почему? См. темы:
http://www.radiokot.ru/forum/viewtopic.php?t=2354
http://www.radiokot.ru/forum/viewtopic.php?t=191
есть и ещё темы на форуме по этому поводу.

Чтобы не вносить искажения в измеряемое напряжение, необходимо иметь вольтметр с высоким входным сопротивлением — а это достижимо только на электронных («ламповых»).

_________________
Память очень интересная штука: бывает так, что запомнишь одно, а вспомнишь другое.

Переделка вольтметра с AliExpress в амперметр.

32 В
Рабочий ток:
Рабочая температура:-10с+65c
Два провода связи, с обратной полярности защиты
Размер: 21.5x13x8 мм (l * W * h)
Скорость: около 200 мс/время
Режим отображения: три цифры
При тестировании светодидов, драйверов к ним, и других самоделок необходимо измерять в реальном времени напряжение и силу тока на нагрузке. Обычно мне надо подключать два мультиметра, Чтобы на столе уменьшить количество проводов решил сделать из этих мини вольтметров стендик. Можно было конечно поиграть с делителем на входе контроллера но не хотелось выпаивать светодиодный индикатор. В данной конструкции микросхема и все элементы находятся под ним. Решил сделать как есть. Вставил в коммутационную коробку КС-8 для слаботочных систем эти вольтметры.

Предварительно выпаял перемычку между измерительным контактом и плюсом питания, впаял зеленый провод (измерительный).В принципе в таком режиме при подключении стороннего источника питания данный вольтметр может измерять напряжение до 99,9В. Но задача сейчас в этом не стояла-мне нужно было переделать его в амперметр.
Выпаиваем перемычку.

Припаиваем измерительный зеленый провод.

Далее мотаем из нихрома измерительный шунт (у меня вышло примерно 2 Ома). Сравнивал показания по мультиметру при одинаковой нагрузке. И собираем схему.

Результат меня вполне устроил. На рабочем столе освободилось много места, уменьшилось количество проводов, намного легче стало работать.Я не гонюсь за прецезионной точностью, в домашних условиях этого и не нужно. Если поставить переключатель то данный приборчик можно использовать как в режиме вольтметра так и амперметра если использовать один прибор.

Из плюсов –неплохая точность показаний этого вольтметра, хорошо видно показания при слабой освещенности, небольшие габариты, приемлемая цена.
Этот стенд заменяет два мультиметра.

Показания при выключенном освещении.

А уж куда применить этот приборчик –в блок питания, зарядное устройчтво или в автомобиль и т.п., решайте сами в зависимости от ваших потребностей.
Подробнее можно посмотреть на видео. www.youtube.com/watch?v=Uno0-6QPG20

Как из вольтметра сделать амперметр схема

¦ В предыдущей статье: «Выпрямитель для зарядки аккумулятора « для контроля зарядного тока применяется амперметр на 5 — 8 ампер. Амперметр довольно дефицитная вещь и не всегда подберешь его на такой ток. Попробуем изготовить амперметр своими руками.
Для этого потребуется стрелочный измерительный прибор магнитно-электрической системы на любой ток полного отклонения стрелки по шкале.

Необходимо посмотреть, чтоб у него не было внутреннего шунта или добавочного сопротивления для вольтметра.
¦ Измерительный стрелочный прибор имеет внутреннее сопротивление подвижной рамки и ток полного отклонения стрелки. Стрелочный прибор может использоваться как вольтметр (добавочное сопротивление включается последовательно с прибором) и как амперметр (добавочное сопротивление включается параллельно с прибором).

¦ Схема для амперметра справа на рисунке.

Добавочное сопротивление — шунт рассчитывается по специальным формулам. Мы же изготовим его практическим путем, применив только калибровочный амперметр на ток до 5 — 8 ампер, или применив тестер, если он имеет такой предел измерения.

¦ Соберем несложную схему из зарядного выпрямителя, образцового амперметра, провода для шунта и заряжаемого аккумулятора. Смотрите рисунок.

¦ В качестве шунта можно использовать толстый провод из стали или меди. Лучше всего и проще, взять тот же провод, каким наматывалась вторичная обмотка, или чуть-чуть потолще.

Необходимо взять отрезок медного или стального провода длиной около 80 сантиметров, снять с него изоляцию. На двух концах отрезка сделать колечки для болтового крепления. Включить этот отрезок последовательно в цепь с образцовым амперметром.

Один конец от нашего стрелочного прибора припаять к концу шунта, а другим проводить по проводу шунта. Включить питание, установить регулятором или тумблерами ток заряда по контрольному амперметру — 5 ампер.
Начиная от места пайки, другим концом от стрелочного прибора проводить по проводу. Установить одинаковые показания обоих амперметров. В зависимости от сопротивления рамки вашего стрелочного прибора, разные стрелочные приборы будут иметь разную длину провода шунта, иногда до одного метра.
Это конечно не всегда удобно, но если у вас будет свободное место в корпусе, можно аккуратно разместить.

¦ Провод шунта можно смотать в спираль как на рисунке, или еще как нибудь по обстоятельствам. Витки немного растянуть, чтоб не касались друг друга или надеть колечки из хлорвиниловой трубочки по всей длине шунта.
¦ Можно предварительно определить длину провода шунта, а потом вместо голого применить провод в изоляции и намотать уже в навал на заготовку.
Подбирать надо тщательно, проделывая все операции несколько раз, тем точнее будут показания вашего амперметра.
Соединительные провода от прибора необходимо обязательно припаивать непосредственно к шунту, иначе будут неправильные показания стрелки прибора.

¦ Соединительные провода могут быть любой длины, а потому шунт может быть расположен в любом месте корпуса выпрямителя.
¦ Необходимо подобрать шкалу к амперметру. Шкала у амперметра для измерения постоянного тока равномерная.

Один из вариантов шкалы смотрите на рисунке:

Тут можно сделать шкалу на 5 ампер, на 8 ампер или на полное отклонение стрелки до 10 ампер.
Могут быть другие шкалы, на другие цифры по шкале.
А можно подрисовать свои цифры.
Нужно немного пофантазировать.

Такой амперметр подойдет только для измерения постоянного или пульсирующего тока.

Рассмотрены не сложные схемы цифровых вольтметра и амперметра, построенных без использования микроконтроллеров на микросхемах СА3162, КР514ИД2. Обычно, у хорошего лабораторного блока питания есть встроенные приборы, — вольтметр и амперметр. Вольтметр позволяет точно установить выходное напряжение, а амперметр покажет ток через нагрузку.

В старых лабораторных блоках питания были стрелочные индикаторы, но сейчас должны быть цифровые. Сейчас радиолюбители чаще всего делают такие приборы на основе микроконтроллера или микросхем АЦП вроде КР572ПВ2, КР572ПВ5.

Микросхема СА3162Е

Но существуют и другие микросхемы аналогичного действия. Например, есть микросхема СА3162Е, которая предназначена для создания измерителя аналоговой величины с отображением результата на трехразрядном цифровом индикаторе.

Микросхема СА3162Е представляет собой АЦП с максимальным входным напряжением 999 mV (при этом показания «999») и логической схемой, которая выдает сведения о результате измерения в виде трех поочередно меняющихся двоично-десятичных четырехразрядных кодов на параллельном выходе и трех выходах для опроса разрядов схемы динамической индикации.

Чтобы получить законченный прибор нужно добавить дешифратор для работы на семисегментный индикатор и сборку из трех семисегментных индикаторов, включенных в матрицу для динамической индикации, а так же, трех управляющих ключей.

Тип индикаторов может быть любым, -светодиодные, люминесцентные, газоразрядные, жидкокристаллические, все зависит от схемы выходного узла на дешифраторе и ключах. Здесь используется светодиодная индикация на табло из трех семисегментных индикаторов с общими анодами.

Индикаторые включены по схеме динамической матрицы, то есть, все их сегментные (катодные) выводы включены параллельно. А для опроса, то есть, последовательного переключения, используются общие анодные выводы.

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 СЗ 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.

Принципиальная схема амперметра

Схема амперметра показана на рисунке 2. Схема практически такая же, за исключением входа. Здесь вместо делителя стоит шунт на пятиваттном резисторе R2 сопротивлением 0,1 От. При таком шунте прибор измеряет ток до 10А (0. 9.99А). Установка на ноль и калибровка, как и в первой схеме, осуществляется резисторами R4 и R5.

Рис. 2. Принципиальная схема цифрового амперметра до 10А и более на микросхемах СА3162, КР514ИД2.

Выбрав другие делители и шунты можно задать другие пределы измерения, например, 0. 9.99V, 0. 999mA, 0. 999V, 0. 99.9А, это зависит от выходных параметров того лабораторного блока питания, в который будут установлены эти индикаторы. Так же, на основе данных схем можно сделать и самостоятельный измерительный прибор для измерения напряжения и тока (настольный мультиметр).

При этом нужно учесть, что даже используя жидкокристаллические индикаторы прибор будет потреблять существенный ток, так как логическая часть СА3162Е построена по ТТЛ-логике. Поэтому, хороший прибор с автономным питанием вряд ли получится. А вот автомобильный вольтметр (рис.4) выйдет неплохой.

Питаются приборы постоянным стабилизированным напряжением 5V. В источнике питания, в который будут они установлены, необходимо предусмотреть наличие такого напряжения при токе не ниже 150mA.

Подключение прибора

На рисунке 3 показана схема подключения измерителей в лабораторном источнике.

Рис. 3. Схема подключения измерителей в лабораторном источнике.

Рис.4. Самодельный автомобильный вольтметр на микросхемах.

Детали

Пожалуй, самое труднодоставаемое — это микросхемы СА3162Е. Из аналогов мне известна только NTE2054. Возможно есть и другие аналоги, о которых мне не известно.

С остальным значительно проще. Как уже сказано, выходную схему можно сделать на любом дешифраторе и соответствующих индикаторах. Например, если индикаторы будут с общим катодом, то нужно КР514ИД2 заменить на КР514ИД1 (цоколевка такая же), а транзисторы VТ1-VТЗ перетащить вниз, подсоединив их коллектора к минусу питания, а эмиттеры к общим катодам индикаторов. Можно использовать дешифраторы КМОП-логики, подтянув их входы к плюсу питания при помощи 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.

Шунт для амперметра. Или как сделать вольтметр из амперметра и наоборот.

Эту статью я решил написать, когда делал источник питания для своей домашней лаборатории. Из собственного опыта замечено, что на регулируемом блоке питания должен быть вольтметр, для оценки устанавливаемого напряжения. А так же амперметр, для приблизительной оценки тока потребляемого нагрузкой. Решено в новый источник питания установить эти полезные элементы: вольтметр и амперметр. Поискав в ящиках, нашел две подходящих измерительных головки (основной критерий — минимальные размеры). С максимальным током 50мкА и 30мА.

Сначала сделаем вольтметр из амперметра

Итак, перейдем к расчетам.

Самое простое сделать вольтметр из амперметра, я использую второй амперметр. Для расчетов нам понадобятся: максимальный ток отклонения стрелки — в моем случае 30мА, Максимальное напряжение, которое должен измерять наш вольтметр — 30В.

Используя закон Ома находим сопротивление: R=U/I, R=1кОм.

Значит шунт (резистор) сопротивлением 1кОм нужно подключить последовательно с амперметром. При этом мы получим вольтметр. Т.е. если через такую последовательную цепь будет протекать ток в 30мА, то падение напряжения на этом резисторе равно 30В. В моем случае мне даже не нужно изменять шкалу прибора, достаточно наклеить букву «V», чтобы было понятно, что это вольтметр.

Следует помнить, что через такой вольтметр всегда будет течь ток 0-30мА, в зависимости от измеряемого напряжения от 0-30В. А так как он используется в блоке питания это не критично. Так же не следует забывать, что резистор должен быть подходящей можности, которую определим по формуле P = I*I*R получим P=30мА*30мА*1кОм=0,9Вт ставим с запасом не меньше 1Вт.

Надо ещё учесть внутреннее сопротивление прибора. Тогда добавочный резистор считается так: Rд=Uп/Iи-Rи.
Rд — сопротивление добавочного резистора;
Uп — макс. значение выбранного предела измерения напряжения;
Iи — ток полного отклонения выбранного амперметра;
Rи — внутреннее сопротивление (рамки прибора) выбранного амперметра, оно указывается.

Делаем амперметр из амперметра у которого маленькая шкала.

У первого амперметра шкала 50мкА это очень мало, мне нужно 1,5А. Чтобы расширить диапазон измерения амперметра, нужно установить шунт, но не последовательно, а параллельно с измерительной головкой. Получается ток будет разветвляться и одна часть потечет через амперметр, а другая через сопротивление. Нужно подобрать такое сопротивление, чтобы ток в 1,5А делился на два, 50мкА через амперметр, а остальной ток через резистор.

Для расчетов понадобится знать сопротивление амперметра, но так как его я не знаю, то шунт буду изготавливать методом подгона. Для этого нужно взять медную проволоку диаметром 0,8-1мм длинной 1 метр и измерить ток, при котором стрелка отклоняется в крайнее положение.

Для этого понадобится регулируемый источник напряжения и нагрузка, я использовал автомобильную лампочку. Далее таким образом подгоняем шунт увеличивая длину проволоки если нужно уменьшить максимальный ток или укорачиваем проволоку если нужно увеличить максимальное значение шкалы амперметра.

У меня получился вот такой шунт в четыре слоя. Края я проклеил силиконовым клеем.

Следует помнить, что если случайно оторвется шунт, то через микроамперметр потечет большой ток и он выйдет из строя.

Амперметр из вольтметра делается по аналогии с первым вариантом, только шунт устанавливается не последовательно а параллельно. Также бывает, что в вольтметрах устанавливаются внутренние резисторы, убрав которые можно получить амперметр.

Следует помнить что амперметр должен иметь минимальное сопротивление, а вольтметр должен обладать очень высоким сопротивлением.

Как из миллиамперметра сделать вольтметр

Наглядность — большое дело. Вот и народная мудрость гласит: — «Лучше раз увидеть, чем сто услышать». А в электронике, где протекающие процессы в работе того или иного устройства, подтверждаются зачастую косвенно, а то и вообще подразумеваются и даже берутся на веру, наглядное отображение вообще переоценить сложно. Недаром таким почитанием в среде радиолюбителей пользуются осциллографы, дающие возможность «заглянуть» даже внутрь процесса. Но не буду о сложном – разобраться бы с простым. Собрал почти десяток различных зарядных устройств, а для зарядки аккумуляторов использую всё больше простенький лабораторный блок питания, имеющий визуальное отображение выходного напряжения и тока. Измерительные головки чётко информируют, сколько вольт и миллиампер идёт на заряжаемый аккумулятор. Вот только далеко не везде есть возможность их использовать, даже самые маленькие из них, зачастую всё равно будут непомерно большими для многих радиолюбительских самоделок. А вот стрелочные индикаторы от магнитофонов и других радиотехнических устройств прошлого века, которые не перевелись на базарах до сих пор, будут тут в самый раз. Вот некоторые из них:

Стрелочный индикатор М476 предназначен для работы в цепях постоянного тока, при любом положении шкалы. Ток полного отклонения (зависит от модели) 40 — 300 мкА. Внутреннее сопротивление 4000 Ом. Длина шкалы — 28 мм, масса 25 гр.

Стрелочный индикатор М4762 предназначен для работы при вертикальном положении шкалы. Ток отклонения 220 — 270 мкА. Внутреннее сопротивление 2800 Ом. Размеры 49 х 45 х 32 мм. Длина шкалы – 34 мм.

Стрелочный индикатор М68502 предназначен для работы при любом положении шкалы. Ток полного отклонения не более 250мкА. Внутреннее сопротивление 1000 Ом. Размеры 21,5 х 60 х 60,5 мм. Масса 30 гр. Эти индикаторы и им подобные объединяет:

  • небольшой размер
  • простота конструкции
  • низкая стоимость
  • и, конечно же, принцип действия

Принцип действия основан на взаимодействии двух магнитных полей. Поля постоянного магнита и поля, образованного током, проходящим по бескаркасной рамке, которая состоит из большого числа (115 — 150) витков медного провода диаметром всего 8 — 9 микрон. Не вникая в нюансы можно назвать два основных действия, которые необходимо произвести для того, чтобы стало возможным использовать имеющийся индикатор:

  1. Оснастить его шунтом или добавочным сопротивлением (применяются для изменения верхнего предела измерения), в зависимости от того как будете его использовать (вольтметр / амперметр).
  2. Изготовить новую шкалу.

Подбор шунта – подходящий по мощности низкоомный резистор ставим на контакты индикатора, параллельно ему переменный резистор с большим сопротивлением, выставляем ток, на который будет использоваться индикатор, вращением переменного резистора устанавливаем стрелку на крайнее правое деление шкалы.

Подбор добавочного сопротивления – подходящий по мощности переменный резистор большого сопротивления ставим на один из контактов индикатора, выставляем напряжение и вращением резистора устанавливаем стрелку на крайнее правое деление шкалы. Теперь дело за малым – нужно «добраться» до шкалы внутри индикатора, а для этого необходимо открыть его корпус. И вот тут впору растеряться, потому как никакого крепежа нет и корпус, состоящий из двух половинок, элементарно склеен. Потому, насколько качественно эта операция выполнена и какой клей применён, можно судить о том родились ли Вы под счастливой звездой )). Будем открыть индикатор М4762, на мой взгляд, самый сложный вариант. Но даже если был применён дихлорэтан, отчаиваться не стоит, так как он наверняка растворил только верхний слой органического стекла – материала, из которого изготовлен корпус. Поэтому берём в руки надфиль с крупной насечкой и обтачиваем по периметру место соединения двух половинок корпуса, равномерно со всех сторон.

В процессе обтачивания периодически необходимо пробовать разъединить половинки корпуса, прилагая при этом какое-то усилие. В результате всё получилось.

Изготовить новую шкалу не сложно:

  1. сканируем старую
  2. вставляем изображение в специализированный графический редактор Sprint-Layout
  3. обрисовываем
  4. распечатываем
  5. вырезаем и клеим по месту

Что там ни говори, а даже самый простой пробник с индикатором — это уже целый измерительный прибор!

Обсудить статью СТРЕЛОЧНЫЕ ПРИБОРЫ — ИНДИКАТОРЫ

Ситуации, когда под рукой должен находиться вольтметр, встречаются достаточно часто. Для этого нет необходимости использовать заводской сложный прибор. Изготовить простенький вольтметр своими руками – не проблема, потому что состоит он из двух элементов: стрелочный измерительный блок и резистор. Правда, необходимо отметить, что пригодность вольтметра определяется его входным сопротивлением, которое состоит из сопротивлений его элементов.

Но необходимо учитывать тот факт, что резисторы есть разные с разными номиналами, а это говорит о том, что от установленного резистора будет зависеть входное сопротивление. То есть, подобрав правильно резистор, можно сделать вольтметр под замеры определенных уровней напряжений сетей. Сам же измерительный прибор чаще оценивается по показателю – относительное входное сопротивления, приходящееся на один вольт напряжения, его единица измерения – кОм/В.

То есть, получается так, что входное сопротивления на разных измеряемых участках разное, а относительная величина – показатель постоянный. К тому же, чем меньше отклоняется стрелка измерительного блока, тем больше относительная величина, а, значит, точнее будут измерения.

Прибор для измерения нескольких пределов

Кто не раз сталкивался с транзисторными конструкциями и схемами знает, что очень часто вольтметром приходится замерять цепи с напряжением от десятков долей одного вольта до сотен вольт. Простой приборчик, изготовленный своими руками, с одним резистором это не осилит, поэтому в схему придется подключить несколько элементов с разным сопротивлением. Чтобы вы поняли, о чем идет речь, предлагаем ознакомиться со схемой, расположенной снизу:

На ней показано, что в схеме установлено четыре резистора, каждый из которых отвечает за свой диапазон измерений:

  1. От 0 вольт до единицы.
  2. От 0 вольт до 10В.
  3. От 0 В до 100 вольт.
  4. От 0 до 1000 В.

Номинал каждого резистора поддается подсчету, который проводится на основе закона Ома. Здесь используется следующая формула:

  • Rп – это сопротивление измерительного блока, возьмем, к примеру. 500 Ом;
  • Uп – это максимальное напряжение измеряемого предела;
  • Iи – это сила тока, при которой стрелка отклоняется до конца шкалы, в нашем случае – 0,0005 ампер.

Для несложного вольтметра из китайского амперметра можно выбрать следующие резисторы:

  • для первого предела – 1,5 кОм;
  • для второго – 19,5 кОм;
  • для третьего – 199,5;
  • для четвертого – 1999,5.

А вот относительная величина сопротивления этого прибора будет равна 2 кОм/В. Конечно, расчетные номиналы не совпадают со стандартными, поэтому резисторы придется подбирать близкими по значению. Далее проводится финишная подгонка, при которой производится градуировка самого прибора.

Как переделать вольтметр постоянного напряжения в переменное

Показанная на рисунке №1 схема – это вольтметр постоянного тока. Чтобы его сделать переменным или, как говорят специалисты, пульсирующим, необходимо в конструкцию установить выпрямитель, с помощью которого постоянное напряжение преобразуется в переменное. На рисунке №2 вольтметр переменного тока показан схематически.

Данная схема работает так:

  • когда на левом зажиме находится положительная полуволна, то открывается диод D1, D2 в этом случае закрыт;
  • напряжение проходит через амперметр к правому зажиму;
  • когда положительная полуволна находится на правом конце, то D1 закрывается, и напряжение через амперметр не проходит.

В схему обязательно добавляется резистор Rд, сопротивление которого рассчитывается точно так же, как и остальные элементы. Правда, его расчетное значение делится на коэффициент, равный 2,5-3. Это в том случае, если в вольтметр устанавливается однополупериодный выпрямитель. Если используется двухполупериодный выпрямитель, то значение сопротивления делится на коэффициент: 1,25-1,5. Кстати, схема последнего изображена на рисунке №3.

Как правильно подключить вольтметр

Тот, кто не знает, но хочет проверить напряжение на каком-то участке электрической сети, должен задаться вопросом – как подключить вольтметр? Это на самом деле серьезный вопрос, в ответе которого лежит простое требование – подключение вольтметра необходимо проводить только параллельно нагрузке. Если будет произведено последовательное подключение, то сам прибор просто выйдет из строя, и вас может ударить током.

Все дело в том, что при таком соединении уменьшается сила тока, действующая на сам измерительный прибор. При этом сопротивлении его не меняется, то есть, остается большим. Кстати, никогда не путайте вольтметр с амперметром. Последний подключается к цепи последовательно, чтобы снизить показатель сопротивления до минимума.

И последний вопрос темы – как пользоваться вольтметром, изготовленным самостоятельно. Итак, в вашем приборе два щупа. Один подключается к нулевому контуру, второй к фазе. Так же можно проверить напряжение через розетку, предварительно определив, к какому гнезду запитан ноль, а к какому фаза. Или соединяете параллельно прибор к измеряемому участку. Стрелка измерительного блока покажет величину напряжения в сети. Вот так пользуются этим самодельным измерительным прибором.

Рассмотрены не сложные схемы цифровых вольтметра и амперметра, построенных без использования микроконтроллеров на микросхемах СА3162, КР514ИД2. Обычно, у хорошего лабораторного блока питания есть встроенные приборы, — вольтметр и амперметр. Вольтметр позволяет точно установить выходное напряжение, а амперметр покажет ток через нагрузку.

В старых лабораторных блоках питания были стрелочные индикаторы, но сейчас должны быть цифровые. Сейчас радиолюбители чаще всего делают такие приборы на основе микроконтроллера или микросхем АЦП вроде КР572ПВ2, КР572ПВ5.

Микросхема СА3162Е

Но существуют и другие микросхемы аналогичного действия. Например, есть микросхема СА3162Е, которая предназначена для создания измерителя аналоговой величины с отображением результата на трехразрядном цифровом индикаторе.

Микросхема СА3162Е представляет собой АЦП с максимальным входным напряжением 999 mV (при этом показания «999») и логической схемой, которая выдает сведения о результате измерения в виде трех поочередно меняющихся двоично-десятичных четырехразрядных кодов на параллельном выходе и трех выходах для опроса разрядов схемы динамической индикации.

Чтобы получить законченный прибор нужно добавить дешифратор для работы на семисегментный индикатор и сборку из трех семисегментных индикаторов, включенных в матрицу для динамической индикации, а так же, трех управляющих ключей.

Тип индикаторов может быть любым, -светодиодные, люминесцентные, газоразрядные, жидкокристаллические, все зависит от схемы выходного узла на дешифраторе и ключах. Здесь используется светодиодная индикация на табло из трех семисегментных индикаторов с общими анодами.

Индикаторые включены по схеме динамической матрицы, то есть, все их сегментные (катодные) выводы включены параллельно. А для опроса, то есть, последовательного переключения, используются общие анодные выводы.

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 СЗ 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.

Принципиальная схема амперметра

Схема амперметра показана на рисунке 2. Схема практически такая же, за исключением входа. Здесь вместо делителя стоит шунт на пятиваттном резисторе R2 сопротивлением 0,1 От. При таком шунте прибор измеряет ток до 10А (0. 9.99А). Установка на ноль и калибровка, как и в первой схеме, осуществляется резисторами R4 и R5.

Рис. 2. Принципиальная схема цифрового амперметра до 10А и более на микросхемах СА3162, КР514ИД2.

Выбрав другие делители и шунты можно задать другие пределы измерения, например, 0. 9.99V, 0. 999mA, 0. 999V, 0. 99.9А, это зависит от выходных параметров того лабораторного блока питания, в который будут установлены эти индикаторы. Так же, на основе данных схем можно сделать и самостоятельный измерительный прибор для измерения напряжения и тока (настольный мультиметр).

При этом нужно учесть, что даже используя жидкокристаллические индикаторы прибор будет потреблять существенный ток, так как логическая часть СА3162Е построена по ТТЛ-логике. Поэтому, хороший прибор с автономным питанием вряд ли получится. А вот автомобильный вольтметр (рис.4) выйдет неплохой.

Питаются приборы постоянным стабилизированным напряжением 5V. В источнике питания, в который будут они установлены, необходимо предусмотреть наличие такого напряжения при токе не ниже 150mA.

Подключение прибора

На рисунке 3 показана схема подключения измерителей в лабораторном источнике.

Рис. 3. Схема подключения измерителей в лабораторном источнике.

Рис.4. Самодельный автомобильный вольтметр на микросхемах.

Детали

Пожалуй, самое труднодоставаемое — это микросхемы СА3162Е. Из аналогов мне известна только NTE2054. Возможно есть и другие аналоги, о которых мне не известно.

С остальным значительно проще. Как уже сказано, выходную схему можно сделать на любом дешифраторе и соответствующих индикаторах. Например, если индикаторы будут с общим катодом, то нужно КР514ИД2 заменить на КР514ИД1 (цоколевка такая же), а транзисторы VТ1-VТЗ перетащить вниз, подсоединив их коллектора к минусу питания, а эмиттеры к общим катодам индикаторов. Можно использовать дешифраторы КМОП-логики, подтянув их входы к плюсу питания при помощи 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.

Вольтметр своими руками: изготовление и проведение измерений

Ситуации, когда под рукой должен находиться вольтметр, встречаются достаточно часто. Для этого нет необходимости использовать заводской сложный прибор. Изготовить простенький вольтметр своими руками – не проблема, потому что состоит он из двух элементов: стрелочный измерительный блок и резистор. Правда, необходимо отметить, что пригодность вольтметра определяется его входным сопротивлением, которое состоит из сопротивлений его элементов.

Но необходимо учитывать тот факт, что резисторы есть разные с разными номиналами, а это говорит о том, что от установленного резистора будет зависеть входное сопротивление. То есть, подобрав правильно резистор, можно сделать вольтметр под замеры определенных уровней напряжений сетей. Сам же измерительный прибор чаще оценивается по показателю – относительное входное сопротивления, приходящееся на один вольт напряжения, его единица измерения – кОм/В.

То есть, получается так, что входное сопротивления на разных измеряемых участках разное, а относительная величина – показатель постоянный. К тому же, чем меньше отклоняется стрелка измерительного блока, тем больше относительная величина, а, значит, точнее будут измерения.

Прибор для измерения нескольких пределов

Кто не раз сталкивался с транзисторными конструкциями и схемами знает, что очень часто вольтметром приходится замерять цепи с напряжением от десятков долей одного вольта до сотен вольт. Простой приборчик, изготовленный своими руками, с одним резистором это не осилит, поэтому в схему придется подключить несколько элементов с разным сопротивлением. Чтобы вы поняли, о чем идет речь, предлагаем ознакомиться со схемой, расположенной снизу:

На ней показано, что в схеме установлено четыре резистора, каждый из которых отвечает за свой диапазон измерений:

  1. От 0 вольт до единицы.
  2. От 0 вольт до 10В.
  3. От 0 В до 100 вольт.
  4. От 0 до 1000 В.

Номинал каждого резистора поддается подсчету, который проводится на основе закона Ома. Здесь используется следующая формула:

  • Rп – это сопротивление измерительного блока, возьмем, к примеру. 500 Ом;
  • Uп – это максимальное напряжение измеряемого предела;
  • Iи – это сила тока, при которой стрелка отклоняется до конца шкалы, в нашем случае – 0,0005 ампер.

Для несложного вольтметра из китайского амперметра можно выбрать следующие резисторы:

  • для первого предела – 1,5 кОм;
  • для второго – 19,5 кОм;
  • для третьего – 199,5;
  • для четвертого – 1999,5.

А вот относительная величина сопротивления этого прибора будет равна 2 кОм/В. Конечно, расчетные номиналы не совпадают со стандартными, поэтому резисторы придется подбирать близкими по значению. Далее проводится финишная подгонка, при которой производится градуировка самого прибора.

Как переделать вольтметр постоянного напряжения в переменное

Показанная на рисунке №1 схема – это вольтметр постоянного тока. Чтобы его сделать переменным или, как говорят специалисты, пульсирующим, необходимо в конструкцию установить выпрямитель, с помощью которого постоянное напряжение преобразуется в переменное. На рисунке №2 вольтметр переменного тока показан схематически.

Данная схема работает так:

  • когда на левом зажиме находится положительная полуволна, то открывается диод D1, D2 в этом случае закрыт;
  • напряжение проходит через амперметр к правому зажиму;
  • когда положительная полуволна находится на правом конце, то D1 закрывается, и напряжение через амперметр не проходит.

В схему обязательно добавляется резистор Rд, сопротивление которого рассчитывается точно так же, как и остальные элементы. Правда, его расчетное значение делится на коэффициент, равный 2,5-3. Это в том случае, если в вольтметр устанавливается однополупериодный выпрямитель. Если используется двухполупериодный выпрямитель, то значение сопротивления делится на коэффициент: 1,25-1,5. Кстати, схема последнего изображена на рисунке №3.

Как правильно подключить вольтметр

Тот, кто не знает, но хочет проверить напряжение на каком-то участке электрической сети, должен задаться вопросом – как подключить вольтметр? Это на самом деле серьезный вопрос, в ответе которого лежит простое требование – подключение вольтметра необходимо проводить только параллельно нагрузке. Если будет произведено последовательное подключение, то сам прибор просто выйдет из строя, и вас может ударить током.

Все дело в том, что при таком соединении уменьшается сила тока, действующая на сам измерительный прибор. При этом сопротивлении его не меняется, то есть, остается большим. Кстати, никогда не путайте вольтметр с амперметром. Последний подключается к цепи последовательно, чтобы снизить показатель сопротивления до минимума.

И последний вопрос темы – как пользоваться вольтметром, изготовленным самостоятельно. Итак, в вашем приборе два щупа. Один подключается к нулевому контуру, второй к фазе. Так же можно проверить напряжение через розетку, предварительно определив, к какому гнезду запитан ноль, а к какому фаза. Или соединяете параллельно прибор к измеряемому участку. Стрелка измерительного блока покажет величину напряжения в сети. Вот так пользуются этим самодельным измерительным прибором.

Стрелочный вольтметр на любое напряжение своими руками

Первым делом необходимо вскрыть и разобрать электромагнитную измерительную головку.



Внутри мы можем увидеть выпрямительный диод и токоограничивающий резистор.

Напряжение с клемм вольтметра подается на обмотку измерительной головки именно через эту цепочку из диода и резистора. От них немного позднее мы избавимся, а сейчас аккуратно вынимаем шкалу, она крепится при помощи двухстороннего скотча.

После этого шкалу необходимо отсканировать.

Далее получившийся рисунок необходимо отредактировать. Для этой цели подойдет любой редактор, даже всем известный «Paint» без особого труда справится с этой задачей. Удаляем все дефекты, дорисовываем неполные линии, символы и надписи, ну и естественно меняем циферки на нужные.


В данном случае шкалу было решено сделать на 16В.

Затем берем линеечку и измеряем размеры родной шкалы.


После этого открываем Word, вставляем туда наш рисунок, указываем полученные размеры, ну и в конечно же распечатываем все это дело, лучше сразу несколько штук, мало ли что.

Теперь бумажку необходимо обрезать до нужных размеров.

После чего приклеиваем ее на место любым подручным клеем.

Так, с этим вроде разобрались, теперь аккуратно откусываем цепочку из резистора и диода, о которой говорилось в начале статьи.


Теперь необходимо припаять торчащие выводы друг к другу вот так:

Таким образом, напряжение, которое мы подадим на клеммы вольтметра, непосредственно пойдет на обмотку измерительной головки. Данная электромагнитная измерительная головка довольно чувствительная, и стрелка полностью отклоняется если на клеммы подать напряжение всего лишь в 0,5В.

Так дело не пойдет. Это никуда не годится, так как по нашей задумке стрелка прибора должна отклоняться до предела только в том случае, если на клеммы поддается напряжение 16В.
Для того, чтобы это исправить нам понадобится переменный, а лучше подстроечный многооборотный резистор с сопротивлением 20-50кОм.


После чего необходимо собрать вот такую простейшую схему, которая сейчас перед вами:

Для калибровки индикатора очень желательно наличие лабораторного блока питания, но за неимением такового вполне можно ограничиться любым адаптером питания вольт на 6. Далее параллельно источнику питания необходимо подключить мультиметр, он у нас будет в качестве эталона.

Теперь на вход подаем напряжение и медленно вращаем подстроечный резистор до тех пор, пока стрелка не покажет то напряжение, которое мы видим на мультиметре.


То есть, достаточно всего лишь откалибровать головку на конкретной отметке, а за счет того, что шкала линейная, другие значения напряжения наш измеритель будет также адекватно показывать.

После того, как калибровка завершена, подстроечный резистор необходимо выпаять.


Далее необходимо замерить полученное сопротивление, и на место выпаянного подстроечного резистора устанавливаем постоянный резистор с таким же сопротивлением.

Если под рукой нет нужного резистора, то можно соединить несколько резисторов последовательно для получения необходимого значения сопротивления.

Для данного проекта желательно использовать резисторы с погрешностью в 1 и меньше процент.

Подстроечник конечно можно оставить, но перед этим необходимо будет заклеить регулирующий винт, чтобы предотвратить его смещение.

Очень часто для постройки и измерительных головок, в самом начале через ограничительное сопротивление на головку падают эталонное напряжение и на пустой шкале делают метки, которые учитываются во время создания шкалы в редакторе. Такой подход более предпочтителен, так как это позволяет построить измерительные головки довольно высокой точности.

А на этом все. Благодарю за внимание. До новых встреч!

Видеоролик автора:

Источник Доставка новых самоделок на почту

Получайте на почту подборку новых самоделок. Никакого спама, только полезные идеи!

*Заполняя форму вы соглашаетесь на обработку персональных данных

Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

Переделка стрелочного вольтметра в амперметр | самоделки

  • 00:00: всем привет если вы смотрели мое предыдущее видео про переделку амперметра на любой другой ток я думаю принципе сам принцип переделки вольтметр и амперметр вам уже будет понятен но для начала немного предыстории у меня было несколько в их метров на 50 вольт этот и еще вот два от этих но этот я умудрился
  • 00:32: как-то упустить с рук и у него короче отошла стрелка не не дергалась и что бывают ремонтировать мне когда-то пришлось его разобрать это довольно таки химерные процесс так как здесь балтики вообще не рассчитаны на то чтобы их откручивали с этой стороны такие как бы нарезана
  • 01:04: гаечки пришлось накрывать паяльником довольно-таки долго нагревать ну и тогда уже это гаечка поддалась ну это и все все четыре другие разобрал я там направил этот механизм и как-то у меня этот вольтметр валялся уже разобраны довольно таки много времени несколько лет наверное и тут вчера
  • 01:36: мне пришла такая идея почему бы не переделать вольтметр в амперметра тем более у меня есть еще 2 штуки а этот как бы рынка и реинкарнировать ну и собственно что же я и сделал это был такой интересный резистор такого как
  • 02:06: бы фиолетового цвета его выпало уже давно и не помню где он к сожалению не покажу суть переделки вот в чем я подпаял у такой вот перень подстроечный резистор то есть средний и один боковой контакте я
  • 02:36: припаял но сюда 2 уже идет непосредственно к вольтметру есть ничего необычного тот же резистор на 0 одним фома из предыдущего видео ну и собственно я немножко подкрутил потому что там нет не так как в предыдущем видео интер метр был как бы
  • 03:08: мили вольтметром здесь немного по-другому было немножко подкрутил подстроил и в принципе до 1 ампера показания ничем не отличается ну а если уже доходит где-то до половины то почему то начинает врать не знаю почему такая нелинейность может быть это
  • 03:38: специально так сделано для вольтметра и даже даже не знаю ну свыше 3 ампер я не не тестировал но когда показываю здесь три то на самом деле немножко или больше или меньше я уже не помню мало времени по дозировке заодно мы протестируем с вами посмотрим что же приступим не все как прошлый раз только
  • 04:09: нагрузка по пашне и это 40 ватт на я лампочка здесь весь спирали соединенные параллельно что ж приступим тестирование так не помню говорил ли вампир метра соединены последовательно так как видим цифровой говорит что ток 4
  • 04:40: ампера а этот же показывает 4 и 1 кстати как видите стрелочка примерно на нуле тоже попробуем не знаю как показать какой лучше хотя ночи
  • 05:11: цифровой так 2 027 здесь же 0 до в принципе можно подкрутить еще этот регулятор но я не знаю что до или тот подстроечный резистор там внутри
  • 05:41: ну в принципе целом и не такой точности как от этого амперметра и не нужно а если честно это просто не охота разбирать опять как видите здесь 026 вот может приостановить так 04 здесь даже ниже чем 04
  • 06:14: как то так если вам видео понравилось то ставьте лайк если не понравилось ставьте дизлайк подписывайтесь на мой канал всем пока от заметила что лампа накаливания ты к довольно мощные при включении как
  • 06:44: электродвигатель spajic потребляет довольно таки нехилый ток что-то отошла сейчас я вам покажу телочка уходит как бы дальше пике
  • 07:15: что ж попробуем протестировать на уже знакомом вам кулере говен он

Изготовление самодельного цифрового вольтметра в домашних условиях

При работе с различными электронными изделиями возникает потребность измерять режимы или распределение переменных напряжений на отдельных элементах схемы. Обычные мультиметры, включённые в режиме AC, могут фиксировать лишь большие значения этого параметра с высокой степенью погрешности. При необходимости снятия небольших по величине показаний желательно иметь милливольтметр переменного тока, позволяющий производить измерения с точностью до милливольта.

Самодельный цифровой вольтметр

Для того чтобы изготовить цифровой вольтметр своими руками, нужен определённый опыт работы с электронными компонентами, а также умение хорошо управляться с электрическим паяльником. Лишь в этом случае можно быть уверенным в успехе сборочных операций, осуществляемых самостоятельно в домашних условиях.

Вольтметр на основе микропроцессора

Выбор деталей

Перед тем, как сделать вольтметр, специалисты рекомендуют тщательно проработать все предлагаемые в различных источниках варианты. Основное требование при таком отборе – предельная простота схемы и возможность измерять переменные напряжения с точностью до 0,1 Вольта.

Анализ множества схемных решений показал, что для самостоятельного изготовления цифрового вольтметра целесообразнее всего воспользоваться программируемым микропроцессором типа РІС16F676. Тем, кто плохо знаком с техникой перепрограммирования этих чипов, желательно приобретать микросхему с уже готовой прошивкой под самодельный вольтметр.

Особое внимание при закупке деталей следует уделить выбору подходящего индикаторного элемента на светодиодных сегментах (вариант типового стрелочного амперметра в этом случае полностью исключён). При этом предпочтение следует отдать прибору с общим катодом, поскольку число компонентов схемы в этом случае заметно сокращается..

Дополнительная информация. В качестве дискретных комплектующих изделий можно использовать обычные покупные радиоэлементы (резисторы, диоды и конденсаторы).

После приобретения всех необходимых деталей следует перейти к разводке схемы вольтметра (изготовлению его печатной платы).

Подготовка платы

Перед изготовлением печатной платы нужно внимательно изучить схему электронного измерителя, учтя все имеющиеся на ней компоненты и разместив их на удобном для распайки месте.

Схема электронного прибора

Важно! При наличии свободных средств можно заказать изготовление такой платы в специализированной мастерской. Качество её исполнения в этом случае будет, несомненно, выше.

После того, как плата готова, нужно «набить» её, то есть разместить на своих местах все электронные компоненты (включая микропроцессор), а затем запаять их низкотемпературным припоем. Тугоплавкие составы в этой ситуации не подойдут, поскольку для их разогрева потребуются высокие температуры. Так как в собираемом устройстве все элементы миниатюрные, то их перегрев крайне нежелателен.

Блок питания (БП)

Для того чтобы будущий вольтметр нормально функционировал, ему потребуется отдельный или встроенный блок питания постоянного тока. Этот модуль собирается по классической схеме и рассчитан на выходное напряжение 5 Вольт. Что касается токовой составляющей этого устройства, определяющей его расчетную мощность, то для питания вольтметра вполне достаточно половины ампера.

Исходя из этих данных, подготавливаем сами (или отдаём для изготовления в специализированную мастерскую) печатную плату под БП.

Обратите внимание! Рациональнее будет сразу подготовить обе платы (для самого вольтметра и для блока питания), не разнося эти процедуры по времени.

При самостоятельном изготовлении это позволит за один раз выполнять сразу несколько однотипных операций, а именно:

  • Вырезка из листов стеклотекстолита нужных по размеру заготовок и их зачистка;
  • Изготовление фотошаблона для каждой из них с его последующим нанесением;
  • Травление этих плат в растворе хлористого железа;
  • Набивка их радиодеталями;
  • Пайка всех размещённых компонентов.

В случае, когда платы отправляются для изготовления на фирменном оборудовании, их одновременная подготовка также позволит выгадать как по цене, так и по времени.

Сборка и настройка

При сборке вольтметра важно следить за правильностью установки самого микропроцессора (он должен быть уже запрограммирован). Для этого необходимо найти на корпусе маркировку его первой ножки и в соответствии с ней зафиксировать корпус изделия в посадочных отверстиях.

Важно! Лишь после того, как есть полная уверенность в правильности установки самой ответственной детали, можно переходить к её запаиванию («посадке на припой»).

Иногда для установки микросхемы рекомендуется впаивать в плату специальную панельку под неё, существенно упрощающую все рабочие и настроечные процедуры. Однако такой вариант выгоден лишь в том случае, если используемая панелька имеет качественное исполнение и обеспечивает надёжный контакт с ножками микросхемы.

После запайки микропроцессора можно набить и сразу же посадить на припой все остальные элементы электронной схемы. В процессе пайки следует руководствоваться следующими правилами:

  • Обязательно использовать активный флюс, способствующий хорошему растеканию жидкого припоя по всей посадочной площадке;
  • Стараться не задерживать жало на одном месте слишком долго, что исключает перегрев монтируемой детали;
  • По завершении пайки следует обязательно промыть печатную плату спиртом или любым другим растворителем.

Готовая плата

В том случае, если при сборке платы не допущено никаких ошибок, схема должна заработать сразу после подключения к ней питания от внешнего источника стабилизированного напряжения 5 Вольт.

В заключение отметим, что собственный блок питания может быть подключен к готовому вольтметру по завершении его настройки и проверки, производимой по стандартной методике.

Видео

Оцените статью:

Преобразование гальванометра в амперметр и вольтметр?

Гальванометр "движущаяся катушка" показывает отклонение, пропорциональное току, протекающему через его катушку из-за очень малых напряжений, приложенных к его клеммам.

Для полного отклонения гальванометра обычно требуется от десятков до сотен микроампер, что соответствует напряжению в десятки милливольт на клеммах. Сопротивление катушки гальванометра обычно составляет от нескольких Ом до нескольких сотен Ом. Типичный полномасштабный


Ради этого объяснения, давайте предположим, что очень чувствительный гальванометр с сопротивлением катушки 100 Ом и током 100 мкА для полного отклонения. Таким образом, в соответствии с законом Ома, для полного отклонения потребуется 10 мВ на клеммах.

Чтобы создать амперметр с максимальным номинальным током 1 Ампер, этот ток должен генерировать 10 мВ через «нагрузочный резистор» или «шунтирующий резистор». При пропускании 1 А через резистор 10 мОм на этом резисторе генерируется 10 мВ. Это идеально подходит для наших целей, поэтому мы подключаем гальванометр через (параллельно) к этому резистору 10 мОм:

смоделировать эту схему - схема, созданная с использованием CircuitLab

Поскольку сопротивление гальванометра (100 Ом) намного больше, чем сопротивление шунта (10 мОм), мы можем в значительной степени игнорировать эффект параллельного подключения катушки гальванометра к нашему шунту. Таким образом, в действительности созданный нами амперметр имеет сопротивление 10 мОм, что в значительной степени незначительно, и считывает ток до 1 Ампер.


Теперь для вольтметра. Если бы нам потребовалось полномасштабное считывание, скажем, 20 Вольт, нам нужно было бы обеспечить, чтобы 20 Вольт вызывали протекание 100 микроампер (предположение, изложенное ранее) через гальванометр.

Закон Ома говорит нам, что резистор в 200 кОм будет пропускать через него 100 мкА при воздействии 20 вольт. Если бы мы поставили наш гальванометр последовательно с этим током, у нас был бы отличный 20-вольтный вольтметр. В этом случае опять сопротивление катушки 100 Ом незначительно по сравнению с резистором 200 кОм, поэтому мы можем его игнорировать.

смоделировать эту схему

Обратите внимание, что и в этом случае гальванометр показан как измеритель тока - потому что это то, что он остается. Комбинация galvo и последовательно включенного резистора 200 К обеспечивает нам вольтметр, который отвечает нашим требованиям.


Приведенные выше примеры являются крайними случаями: измерение небольшого максимального тока, скажем, 1 миллиампер вместо 1 А, потребовало бы, чтобы ток проходил через сопротивление 10 Ом (для генерации 10 мВ, необходимых для катушки гальванометра). Поскольку это значительное значение, сравнимое с сопротивлением катушки galvo, при расчете фактического значения сопротивления шунта необходимо учитывать параллельные 100 Ом (катушка).

Точно так же, для измерения малых напряжений с использованием нашего гальванизатора в качестве вольтметра, при расчете последовательного резистора необходимо вычесть значение сопротивления катушки.

Я уверен, что ваш учебник объясняет эти вычисления более подробно.

калибровка измерительных приборов

Проверка показаний вольтметра или амперметра

Простые работы можно провести по проверке правильности показаний или калибровки шкалы вольтметра или, например, миллиамперметра.
Откалибровать шкалу сделанного вольтметра PV2 можно, имея в своем арсенале образцовый вольтметр PV1 и собрав примерную схему, приведенную на рис. 2. Перед началом работы движок подстроечного резистора R1 необходимо вывести в крайнее нижнее по схеме положение, т.е. в положение наибольшего сопротивления. Далее необходимо двигать движок резистора R1 до достижения вольтметром PV2 максимального положения стрелки. Если это положение будет соответствовать значению образцового вольтметра, скажем, вольт в 15, то и на испытуемом вольтметре можно это значение так и отметить. Если же крайнему положению стрелки PV2 будет соответствовать значение, скажем 14,5В на образцовом, то необходимо более точно подобрать значение добавочного резистора к прибору PV2, т.е. немного его увеличить.
Для калибровки миллиамперметра образцовый миллиамперметр PA1 включают последовательно с испытуемым PA2. Как и в случае с вольтметром, движок переменного резистора сначала необходимо вывести в крайнее правое по схеме положение. Это будет соответствовать наибольшему сопротивлению, т.е. нулевому отклонению стрелки амперметров. Затем движок перемещают, добиваясь нужного отклонения стрелки образцового прибора. После этого при необходимости более точно подбирают сопротивление шунта испытуемого миллиамперметра.

Определение внутренних параметров милли(микро)амперметра

Если вы где-то у себя нашли миллиамперметр, но не знаете необходимого для каких-либо расчетов(например, шунта)значения его внутреннего сопротивления головки, то можно воспользоваться приведенной схемой на рис.4.
Замкнув вначале контакты выключателя SA1, необходимо установить переменным резистором R2 стрелку проверяемого индикатора PA1 на конечное деление шкалы. Если из-за параметров милииамперметра это не удается, необходимо установить резистор R1 с меньшим сопротивлением. Затем выключателем SA2 подключаем в электрическую цепь параллельно амперметру(милли или микро) резистор R3 и перемещением его движка добиваемся установки стрелки определяемого амперметра посередине шкалы. В таком состоянии сопротивление резистора будет соответствовать внутреннему сопротивлению головки милии или микроамперметра. Необходимо просто отключить SA2 и измерить на концах отключенного сопротивления R3 его значение. Измерив омметром общее сопротивление R1 и R2, и поделив на него значение поданного в результате измерений напряжения (по закону Ома) можно найти ток полного отклонения прибора.

 

Конструкция амперметра

| Цепи измерения постоянного тока

Амперметры для измерения электрического тока

Измеритель, предназначенный для измерения электрического тока, обычно называют «амперметром», потому что единица измерения - «амперы».

В конструкциях амперметра внешние резисторы, добавленные для расширения диапазона использования механизма, подключены по схеме параллельно с механизмом, а не последовательно, как в случае вольтметров. Это связано с тем, что мы хотим разделить измеренный ток, а не измеренное напряжение, идущее на движение, и потому, что цепи делителя тока всегда образованы параллельными сопротивлениями.

Разработка амперметра

Взяв то же движение измерителя, что и в примере с вольтметром, мы можем увидеть, что он сам по себе будет очень ограниченным прибором, полное отклонение происходит только при 1 мА:

Как и в случае с расширением возможности измерения напряжения измерительным механизмом, нам придется соответственно изменить маркировку шкалы механизма, чтобы она показывала по-другому для расширенного диапазона тока. Например, если бы мы хотели спроектировать амперметр с диапазоном полной шкалы в 5 ампер с использованием того же движения измерителя, что и раньше (с внутренним диапазоном полной шкалы всего 1 мА), нам пришлось бы изменить маркировку механизма. шкала так, чтобы показывать 0 A слева и 5 A справа, а не от 0 до 1 мА, как раньше.

Независимо от того, какой расширенный диапазон обеспечивают параллельно соединенные резисторы, мы должны представить его графически на лицевой стороне счетчика.

Используя 5 ампер в качестве расширенного диапазона для движения нашего образца, давайте определим величину параллельного сопротивления, необходимого для «шунтирования» или байпаса большей части тока, чтобы только 1 мА прошел через механизм с общим током 5 А. :

Из заданных значений тока движения, сопротивления движению и полного (измеренного) тока цепи мы можем определить напряжение на движении измерителя (закон Ома, примененный к центральной колонке, E = IR):

Зная, что цепь, образованная движением и шунтом, имеет параллельную конфигурацию, мы знаем, что напряжение на движущемся, шунтирующем и испытательном проводах (общее) должно быть одинаковым:

Мы также знаем, что ток через шунт должен быть разницей между общим током (5 ампер) и током через механизм (1 мА), потому что токи ответвления складываются в параллельной конфигурации:

Затем, используя закон Ома (R = E / I) в правом столбце, мы можем определить необходимое сопротивление шунта:

Конечно, мы могли бы рассчитать такое же значение чуть более 100 мОм (100 мОм) для шунта, вычислив полное сопротивление (R = E / I; 0. 5 вольт / 5 ампер = точно 100 мОм), затем обратная формула параллельного сопротивления, но арифметика была бы более сложной:

Амперметр в реальных конструкциях

В реальной жизни шунтирующий резистор амперметра обычно заключен в защитный металлический корпус измерительного блока, скрытый от глаз. Обратите внимание на конструкцию амперметра на следующей фотографии:

Данный амперметр является автомобильным прибором, произведенным Stewart-Warner.Хотя сам механизм измерителя D’Arsonval, вероятно, имеет диапазон полной шкалы в миллиамперах, измеритель в целом имеет диапазон +/- 60 ампер. Шунтирующий резистор, обеспечивающий этот диапазон высоких токов, заключен в металлический корпус измерителя.

Также обратите внимание на этот конкретный измеритель, что стрелка центрируется на нуле ампер и может указывать либо «положительный» ток, либо «отрицательный» ток. Подключенный к цепи зарядки аккумуляторной батареи автомобиля, этот измеритель может указывать состояние зарядки (ток, протекающий от генератора к батарее) или состояние разряда (ток, протекающий от батареи к остальным нагрузкам автомобиля).

Увеличение полезного диапазона амперметра

Как и в случае с многодиапазонными вольтметрами, амперметрам может быть предоставлено более одного рабочего диапазона за счет включения нескольких шунтирующих резисторов, переключаемых с помощью многополюсного переключателя:

Обратите внимание, что резисторы диапазона подключаются через переключатель так, чтобы быть параллельно движению измерителя, а не последовательно, как это было в конструкции вольтметра. Разумеется, пятипозиционный переключатель одновременно контактирует только с одним резистором.Размер каждого резистора соответствует разному диапазону полной шкалы, в зависимости от конкретного номинала движения измерителя (1 мА, 500 Ом).

В такой конструкции измерителя значение каждого резистора определяется одним и тем же методом с использованием известного полного тока, номинального значения отклонения перемещения и сопротивления перемещению. Для амперметра с диапазонами 100 мА, 1 А, 10 А и 100 А сопротивление шунта будет таким:

Обратите внимание, что значения этих шунтирующих резисторов очень низкие! 5. 00005 мОм составляет 5,00005 мОм или 0,00500005 Ом! Чтобы добиться такого низкого сопротивления, шунтирующие резисторы амперметра часто должны быть изготовлены на заказ из проволоки относительно большого диаметра или сплошных металлических частей.

При выборе размеров шунтирующих резисторов амперметра следует учитывать фактор рассеиваемой мощности. В отличие от вольтметра, резисторы диапазона амперметра должны пропускать большой ток. Если эти шунтирующие резисторы не имеют соответствующего размера, они могут перегреться и получить повреждения или, по крайней мере, потерять точность из-за перегрева.В приведенном выше примере счетчика рассеиваемая мощность при полномасштабной индикации составляет (двойные волнистые линии представляют «приблизительно равные» в математике):

Резистор на 1/8 Вт подойдет для R 4 , резистора на 1/2 Вт будет достаточно для R 3 и 5 Вт для R 2 (хотя резисторы, как правило, сохраняют свою долговременную точность Лучше, если они не будут работать вблизи их номинальной рассеиваемой мощности, поэтому вы можете захотеть переоценить резисторы R 2 и R 3 ), но прецизионные резисторы на 50 Вт действительно редкие и дорогие компоненты. Для R 1 может потребоваться изготовить нестандартный резистор из металлической заготовки или толстой проволоки, чтобы удовлетворить требованиям как низкого сопротивления, так и высокой номинальной мощности.

Иногда шунтирующие резисторы используются вместе с вольтметрами с высоким входным сопротивлением для измерения тока. В этих случаях ток через движение вольтметра достаточно мал, чтобы его можно было считать незначительным, а сопротивление шунта может быть рассчитано в зависимости от того, сколько вольт или милливольт будет выпадать на один ампер тока:

Если, например, шунтирующий резистор в приведенной выше схеме имеет номинал точно 1 Ом, на каждый ампер тока через него будет падать 1 вольт.В таком случае показания вольтметра можно рассматривать как прямую индикацию тока через шунт.

Для измерения очень малых токов можно использовать более высокие значения сопротивления шунта для создания большего падения напряжения на заданную единицу тока, тем самым расширяя полезный диапазон (вольтметра) до более низких значений тока. Использование вольтметров в сочетании с маломощными шунтирующими сопротивлениями для измерения тока обычно наблюдается в промышленных приложениях.

Использование шунтирующего резистора и вольтметра вместо амперметра

Использование шунтирующего резистора вместе с вольтметром для измерения тока может быть полезным приемом для упрощения задачи частого измерения тока в цепи.Обычно, чтобы измерить ток через цепь с помощью амперметра, цепь должна быть разорвана (прервана) и амперметр вставлен между разделенными концами проводов, например:

Если у нас есть цепь, в которой необходимо часто измерять ток, или если мы просто хотим сделать процесс измерения тока более удобным, можно поместить шунтирующий резистор между этими точками и оставить там постоянно, а показания тока будут сняты с помощью вольтметра как необходимо без нарушения целостности цепи:

Конечно, следует соблюдать осторожность при выборе достаточно низкого номинала шунтирующего резистора, чтобы он не оказывал отрицательного воздействия на нормальную работу схемы, но это, как правило, несложно. Этот метод также может быть полезен при анализе компьютерных цепей, где мы могли бы захотеть, чтобы компьютер отображал ток через цепь с точки зрения напряжения (с SPICE это позволило бы нам избежать идиосинкразии чтения отрицательных значений тока):

Пример схемы шунтирующего резистора v1 1 0 rshunt 1 2 1 rload 2 0 15k .dc v1 12 12 1 .print dc v (1,2) .end 
v1 v (1,2) 1.200E + 01 7.999E-04 

Мы бы интерпретировали показания напряжения на шунтирующем резисторе (между узлами схемы 1 и 2 в моделировании SPICE) непосредственно как ампер с 7.999E-04 составляет 0,7999 мА или 799,9 мкА. В идеале, 12 вольт, приложенное непосредственно к 15 кОм, даст нам ровно 0,8 мА, но сопротивление шунта немного снижает этот ток (как это было бы в реальной жизни).

Однако такая крошечная ошибка обычно находится в приемлемых пределах точности либо для моделирования, либо для реальной схемы, и поэтому шунтирующие резисторы могут использоваться во всех приложениях, кроме самых требовательных для точного измерения тока.

ОБЗОР:

  • Диапазоны амперметра создаются путем добавления параллельных «шунтирующих» резисторов в цепь механизма, обеспечивающих точное деление тока.
  • Шунтирующие резисторы
  • могут иметь большую рассеиваемую мощность, поэтому будьте осторожны при выборе деталей для таких измерителей!
  • Шунтирующие резисторы
  • могут использоваться в сочетании с вольтметрами с высоким сопротивлением, а также с механизмами амперметра с низким сопротивлением, обеспечивая точное падение напряжения при заданной величине тока. Шунтирующие резисторы следует выбирать с максимально низким значением сопротивления, чтобы минимизировать их влияние на тестируемую цепь.

СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ЛИСТЫ:

4.4 Вольтметры и амперметры постоянного тока

Измерения изменяют схему

Когда вы используете вольтметр или амперметр, вы подключаете другой резистор к существующей цепи и, таким образом, изменяете схему. В идеале вольтметры и амперметры не оказывают заметного влияния на схему, но поучительно изучить обстоятельства, при которых они влияют или не влияют.

Сначала рассмотрим вольтметр, который всегда размещается параллельно с измеряемым устройством.Через вольтметр протекает очень небольшой ток, если его сопротивление на несколько порядков больше, чем сопротивление устройства, поэтому это не оказывает заметного влияния на цепь (см. Рисунок 4.34 (a)). Большое сопротивление, параллельное малому, имеет суммарное сопротивление, практически равное малому. Однако, если сопротивление вольтметра сопоставимо с сопротивлением измеряемого устройства, то два параллельно включенных устройства имеют меньшее сопротивление, что существенно влияет на схему (см. Рисунок 4.34 (b)). Напряжение на приборе не такое, как при отключенном вольтметре от цепи.

Рисунок 4.34 (a) Вольтметр, имеющий сопротивление намного больше, чем устройство (RVoltmeter >> RRVoltmeter >> R, размер 12 {V ">>" R} {}), с которым он включен параллельно, создает параллельное сопротивление, по существу такое же, как устройство и не оказывает заметного влияния на измеряемую цепь. (b) Здесь вольтметр имеет то же сопротивление, что и устройство (RVoltmeter≅RRVoltmeter≅R size 12 {V simeq R} {}), так что параллельное сопротивление составляет половину от того, которое есть, когда вольтметр не подключен.Это пример значительного изменения схемы, которого следует избегать.

Амперметр подключается последовательно к ветви измеряемой цепи, так что его сопротивление добавляется к этой ветви. Обычно сопротивление амперметра очень мало по сравнению с сопротивлениями устройств в цепи, поэтому дополнительное сопротивление незначительно (см. Рисунок 4.35 (a)). Однако, если задействованы очень малые сопротивления нагрузки или если сопротивление амперметра не такое низкое, как должно быть, то общее последовательное сопротивление значительно больше, и ток в измеряемой ветви уменьшается (см. Рисунок 4.35 (б)).

Практическая проблема может возникнуть, если амперметр подключен неправильно. Если бы он был включен параллельно резистору для измерения тока в нем, вы могли бы повредить счетчик; низкое сопротивление амперметра позволит большей части тока в цепи проходить через гальванометр, и этот ток будет больше, поскольку эффективное сопротивление меньше.

Рис. 4.35 (a) Амперметр обычно имеет такое маленькое сопротивление, что общее последовательное сопротивление в измеряемой ветви существенно не увеличивается.Схема практически не изменилась по сравнению с отсутствием амперметра. (b) Здесь сопротивление амперметра такое же, как сопротивление ветви, так что общее сопротивление удваивается, а сила тока вдвое меньше, чем без амперметра. Этого существенного изменения схемы следует избегать.

Одним из решений проблемы вольтметров и амперметров, мешающих измеряемым цепям, является использование гальванометров с большей чувствительностью. Это позволяет создавать вольтметры с большим сопротивлением и амперметры с меньшим сопротивлением, чем при использовании менее чувствительных гальванометров.

Существуют практические пределы чувствительности гальванометра, но можно получить аналоговые измерители, которые делают измерения с точностью до нескольких процентов. Обратите внимание, что неточность возникает из-за изменения схемы, а не из-за неисправности счетчика.

Связи: границы знаний

Выполнение измерения изменяет измеряемую систему таким образом, что приводит к погрешности измерения. Для макроскопических систем, таких как схемы, обсуждаемые в этом модуле, изменение обычно можно сделать пренебрежимо малым, но полностью исключить его нельзя.Для субмикроскопических систем, таких как атомы, ядра и более мелкие частицы, измерение изменяет систему таким образом, что невозможно сделать сколь угодно малым. Это фактически ограничивает знание системы - даже ограничивает то, что природа может знать о самой себе. Мы увидим глубокие последствия этого, когда принцип неопределенности Гейзенберга будет обсуждаться в модулях по квантовой механике.

Существует другой метод измерения, основанный на полном отсутствии тока и, следовательно, без изменения схемы.Они называются нулевыми измерениями и являются темой нулевых измерений. Цифровые измерители, которые используют твердотельную электронику и нулевые измерения, могут достигать точности одной доли 106. 106. размер 12 {"10" rSup {размер 8 {6}}} {}

Проверьте свое понимание

Цифровые счетчики способны обнаруживать меньшие токи, чем аналоговые счетчики, использующие гальванометры. Как это объясняет их способность измерять напряжение и ток более точно, чем аналоговые измерители?

Решение

Поскольку цифровые счетчики требуют меньшего тока, чем аналоговые, они изменяют схему меньше, чем аналоговые счетчики.Их сопротивление в качестве вольтметра может быть намного больше, чем у аналогового измерителя, а их сопротивление в качестве амперметра может быть намного меньше, чем у аналогового измерителя. См. Рис. 4.30 и рис. 4.31 и их обсуждение в тексте.

21.4: Вольтметры и амперметры постоянного тока

Вольтметры измеряют напряжение, а амперметры измеряют ток. Некоторые измерители в автомобильных приборных панелях, цифровых камерах, сотовых телефонах и тюнерах-усилителях являются вольтметрами или амперметрами. (См. Рисунок.) Внутренняя конструкция простейшего из этих счетчиков и то, как они подключены к системе, которую они контролируют, дает более полное представление о применениях последовательного и параллельного подключения.

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): датчики топлива и температуры (крайний правый и крайний левый, соответственно) в этом Volkswagen 1996 года представляют собой вольтметры, которые регистрируют выходное напряжение блоков «отправителя», которое, как мы надеемся, пропорционально количеству бензин в баке и температура двигателя. (кредит: Кристиан Гирсинг)

вольтметра подключаются параллельно к любому устройству, которое необходимо измерить.Параллельное соединение используется, потому что объекты, находящиеся параллельно, испытывают одинаковую разность потенциалов. (См. Рисунок, где вольтметр обозначен символом V.)

Амперметры подключаются последовательно к любому измеряемому току устройства. Последовательное соединение используется потому, что последовательно соединенные объекты имеют одинаковый ток, проходящий через них. (См. Рисунок, где амперметр обозначен символом A.)

Рисунок \ (\ PageIndex {2} \): (a) Чтобы измерить разность потенциалов в этой последовательной цепи, вольтметр (V) помещают параллельно источнику напряжения или одному из резисторов.Обратите внимание, что напряжение на клеммах измеряется между точками a и b. Невозможно подключить вольтметр непосредственно к ЭДС без учета его внутреннего сопротивления \ (r \) (b) Используемый цифровой вольтметр. (предоставлено Messtechniker, Wikimedia Commons) Рисунок \ (\ PageIndex {3} \): Амперметр (A) помещен последовательно для измерения тока. Весь ток в этой цепи протекает через счетчик. Амперметр будет иметь такие же показания, если он расположен между точками d и e или между точками f и a, как и в показанном положении.(Обратите внимание, что заглавная буква E обозначает ЭДС, а \ (r \) обозначает внутреннее сопротивление источника разности потенциалов.)

Аналоговые измерители: гальванометры

Аналоговые счетчики имеют стрелку, которая поворачивается, чтобы указывать на числа на шкале, в отличие от цифровых счетчиков , которые имеют числовые показания, аналогичные ручному калькулятору. Сердцем большинства аналоговых счетчиков является устройство, называемое гальванометром, обозначенное буквой G. Ток, протекающий через гальванометр, \ (I_G \), вызывает пропорциональное отклонение стрелки.(Это отклонение происходит из-за силы магнитного поля на провод с током.)

Двумя важнейшими характеристиками данного гальванометра являются его сопротивление и чувствительность по току. Чувствительность по току - это ток, который дает полное отклонение стрелки гальванометра, максимальный ток, который может измерить прибор. Например, гальванометр с чувствительностью по току \ (50 \ mu A \) имеет максимальное отклонение его стрелки, когда \ (50 \, \ mu A \) проходит через него, показывает половину шкалы, когда \ (25 \, через него протекает \ mu A \) и так далее.

Если такой гальванометр имеет сопротивление \ (25 \, \ Omega \), то напряжение будет только \ (V = IR = (50 \, \ mu A) (25 \, \ Omega) = 1,25 \, mV \ ) дает показания полной шкалы. Подключив резисторы к этому гальванометру различными способами, вы можете использовать его как вольтметр или амперметр, который может измерять широкий диапазон напряжений или токов.

Гальванометр как вольтметр

На рисунке показано, как гальванометр можно использовать в качестве вольтметра, подключив его последовательно с большим сопротивлением \ (R \).Значение сопротивления \ (R \) определяется максимальным измеряемым напряжением. Предположим, вам нужно 10 В для полного отклонения вольтметра, содержащего гальванометр \ (25 \, \ Omega \) с чувствительностью \ (50- \ mu A \). Тогда напряжение 10 В, приложенное к измерителю, должно давать ток величиной \ (50 \, \ мкА \). Общее сопротивление должно быть \ [R_ {tot} = R + r = \ dfrac {V} {I} = \ dfrac {10 \, V} {50 \, \ mu A} = 200 \, k \ Omega, \ , или \] \ [R = T_ {tot} - r = 200 \, k \ Omega - 25 \, \ Omega \ приблизительно 200 \, k \ Omega.\]

(\ (R \) настолько велико, что сопротивление гальванометра \ (r \) почти ничтожно. ) Обратите внимание, что 5 В, приложенное к этому вольтметру, вызывает отклонение на половину шкалы, создавая \ (25 \, \ mu A \) ток через измеритель, поэтому показания вольтметра пропорциональны напряжению, как требуется.

Этот вольтметр не годится для напряжений менее примерно половины вольта, потому что отклонение измерителя будет небольшим и его трудно будет точно прочитать. Для других диапазонов напряжения другие сопротивления устанавливаются последовательно с гальванометром.У многих метров есть выбор шкалы. Этот выбор предполагает последовательное включение соответствующего сопротивления с гальванометром.

Рисунок \ (\ PageIndex {4} \): Большое сопротивление \ (R \), включенное последовательно с гальванометром G, дает вольтметр, полное отклонение которого зависит от выбора \ (R \). Чем больше измеряемое напряжение, тем больше должно быть \ (R \). (Обратите внимание, что \ (r \) представляет внутреннее сопротивление гальванометра.)

Гальванометр как амперметр

Тот же гальванометр можно превратить в амперметр, поместив его параллельно с небольшим сопротивлением \ (R \), часто называемым шунтирующим сопротивлением , как показано на рисунке. Поскольку сопротивление шунта невелико, большая часть тока проходит через него, что позволяет амперметру измерять токи, намного превышающие токи, вызывающие полное отклонение гальванометра.

Предположим, например, что необходим амперметр, который дает полное отклонение на 1,0 А и содержит тот же гальванометр \ (25- \ Omega \) с его чувствительностью \ (50- \ mu A \). Поскольку \ (R \) и \ (r \) параллельны, напряжение на них одинаковое.

Эти \ (IR \) капли - это \ (IR = I_Cr \), так что \ (IR = \ frac {I_G} {I} = \ frac {R} {r} \).{-3} \, \ Omega. \]

Рисунок \ (\ PageIndex {5} \): Небольшое сопротивление шунта \ (R \), помещенное параллельно гальванометру G, дает амперметр, полное отклонение которого зависит от выбора \ (R \). Чем больше измеряемый ток, тем меньше должно быть \ (R \). Большая часть тока (\ (I \)), протекающего через счетчик, шунтируется через \ (R \) для защиты гальванометра. (Обратите внимание, что \ (r \) представляет внутреннее сопротивление гальванометра. ) Амперметры также могут иметь несколько шкал для большей гибкости в применении.Различные шкалы достигаются путем переключения различных шунтирующих сопротивлений параллельно гальванометру - чем больше максимальный измеряемый ток, тем меньше должно быть шунтирующее сопротивление.

Проведение измерений изменяет схему

Когда вы используете вольтметр или амперметр, вы подключаете другой резистор к существующей цепи и, таким образом, изменяете схему. В идеале вольтметры и амперметры не оказывают заметного влияния на схему, но поучительно изучить обстоятельства, при которых они влияют или не влияют.

Сначала рассмотрим вольтметр, который всегда размещается параллельно с измеряемым устройством. Через вольтметр протекает очень небольшой ток, если его сопротивление на несколько порядков больше, чем сопротивление устройства, и поэтому на цепь заметного воздействия не оказывается. (См. Рисунок (a).) (Большое сопротивление, параллельное малому сопротивлению, имеет общее сопротивление, по существу равное малому. ) Однако, если сопротивление вольтметра сопоставимо с сопротивлением измеряемого устройства, то два параллельно имеют меньшее сопротивление, что заметно влияет на схему.(См. Рисунок (b).) Напряжение на устройстве не такое, как при отключении вольтметра от цепи.

Рисунок \ (\ PageIndex {6} \): (a) Вольтметр, имеющий сопротивление намного больше, чем устройство (\ (R_ {Voltmeter} >> R \)), с которым он подключен параллельно, создает параллельное сопротивление, по существу такое же как устройство и не оказывает заметного влияния на измеряемую цепь. (b) Здесь вольтметр имеет такое же сопротивление, как и устройство (\ (R_ {Voltmeter} \ приблизительно R \)), так что параллельное сопротивление составляет половину от того, которое есть, когда вольтметр не подключен.Это пример значительного изменения схемы, которого следует избегать.

Амперметр подключается последовательно к ветви измеряемой цепи, так что его сопротивление добавляется к этой ветви. Обычно сопротивление амперметра очень мало по сравнению с сопротивлением устройств в цепи, поэтому дополнительное сопротивление незначительно. (См. Рисунок (a).) Однако, если задействованы очень малые сопротивления нагрузки или если сопротивление амперметра не такое низкое, как должно быть, тогда общее последовательное сопротивление значительно больше, и ток в измеряемой ветви уменьшен.(См. Рисунок (b).)

Практическая проблема может возникнуть, если амперметр подключен неправильно. Если бы он был включен параллельно резистору для измерения тока в нем, вы могли бы повредить счетчик; низкое сопротивление амперметра позволит большей части тока в цепи проходить через гальванометр, и этот ток будет больше, поскольку эффективное сопротивление меньше.

Рисунок \ (\ PageIndex {7} \): (a) Амперметр обычно имеет такое маленькое сопротивление, что общее последовательное сопротивление в измеряемой ветви не увеличивается заметно.Схема практически не изменилась по сравнению с отсутствием амперметра. (b) Здесь сопротивление амперметра такое же, как сопротивление ветви, так что общее сопротивление удваивается, а ток вдвое меньше, чем без амперметра. Этого существенного изменения схемы следует избегать.

Одним из решений проблемы вольтметров и амперметров, мешающих измеряемым цепям, является использование гальванометров с большей чувствительностью. Это позволяет создавать вольтметры с большим сопротивлением и амперметры с меньшим сопротивлением, чем при использовании менее чувствительных гальванометров.

Существуют практические пределы чувствительности гальванометра, но можно получить аналоговые измерители, которые делают измерения с точностью до нескольких процентов. Обратите внимание, что неточность возникает из-за изменения схемы, а не из-за неисправности счетчика.

ПОДКЛЮЧЕНИЯ: ОГРАНИЧЕНИЯ ЗНАНИЙ

Выполнение измерения изменяет измеряемую систему таким образом, что приводит к погрешности измерения. Для макроскопических систем, таких как схемы, обсуждаемые в этом модуле, изменение обычно можно сделать пренебрежимо малым, но полностью исключить его нельзя.Для субмикроскопических систем, таких как атомы, ядра и более мелкие частицы, измерение изменяет систему таким образом, что невозможно сделать сколь угодно малым. Это фактически ограничивает знание системы - даже ограничивает то, что природа может знать о самой себе. Мы увидим глубокие последствия этого, когда принцип неопределенности Гейзенберга будет обсуждаться в модулях по квантовой механике.

Существует другой метод измерения, основанный на полном отсутствии тока и, следовательно, без изменения схемы.6 \).

Упражнение \ (\ PageIndex {1} \)

Цифровые счетчики способны обнаруживать меньшие токи, чем аналоговые счетчики, использующие гальванометры. Как это объясняет их способность измерять напряжение и ток более точно, чем аналоговые измерители?

Ответ

Поскольку цифровые счетчики требуют меньшего тока, чем аналоговые, они изменяют схему меньше, чем аналоговые счетчики. Их сопротивление в качестве вольтметра может быть намного больше, чем у аналогового измерителя, а их сопротивление в качестве амперметра может быть намного меньше, чем у аналогового измерителя. См. Рисунок и рисунок и их обсуждение в тексте.

PHET ИССЛЕДОВАНИЯ: КОМПЛЕКТ ДЛЯ КОНСТРУКЦИИ ЦЕПИ (ТОЛЬКО DC), ВИРТУАЛЬНАЯ ЛАБОРАТОРИЯ

Стимулируйте нейрон и отслеживайте, что происходит. Пауза, перемотка назад и движение вперед во времени, чтобы наблюдать за перемещением ионов через мембрану нейрона.

Рисунок \ (\ PageIndex {8} \): комплект для конструирования схемы (только для постоянного тока), виртуальная лаборатория

Сводка

  • Вольтметры измеряют напряжение, а амперметры измеряют ток.
  • Вольтметр устанавливается параллельно источнику напряжения для получения полного напряжения и должен иметь большое сопротивление, чтобы ограничить его влияние на схему.
  • Амперметр подключается последовательно, чтобы через ответвление протекал полный ток, и должен иметь небольшое сопротивление, чтобы ограничить его влияние на цепь.
  • Оба могут быть основаны на комбинации резистора и гальванометра, устройства, которое дает аналоговые показания тока.
  • Стандартные вольтметры и амперметры изменяют схему измерения и, таким образом, ограничивают точность.

Глоссарий

вольтметр
прибор для измерения напряжения
амперметр
прибор для измерения силы тока
аналоговый счетчик
Измерительный прибор, дающий показания в виде движения стрелки по отмеченному датчику
цифровой счетчик
Измерительный прибор, дающий показания в цифровом виде
гальванометр
аналоговый измерительный прибор, обозначенный буквой G, который измеряет ток, используя отклонение стрелки, вызванное силой магнитного поля, действующей на провод с током
чувствительность по току
максимальный ток, который может считывать гальванометр
полное отклонение
максимальное отклонение стрелки гальванометра, также известное как чувствительность по току; гальванометр с полной шкалой отклонения \ (50 \, \ mu A \) имеет максимальное отклонение стрелки, когда через него проходит \ (50 \, \ mu A \)
шунтирующее сопротивление
небольшое сопротивление \ (R \), помещенное параллельно гальванометру G для получения амперметра; чем больше измеряемый ток, тем меньше должно быть \ (R \); большая часть тока, протекающего через счетчик, шунтируется через \ (R \) для защиты гальванометра

Авторы и авторство

Пол Питер Урон (почетный профессор Калифорнийского государственного университета, Сакраменто) и Роджер Хинрикс (Государственный университет Нью-Йорка, колледж в Освего) с авторами: Ким Диркс (Университет Окленда) и Манджула Шарма (Университет Сиднея). Эта работа лицензирована OpenStax University Physics в соответствии с лицензией Creative Commons Attribution License (4.0).

Метры, вольтметры и амперметры | Electronics Club

Метры, вольтметры и амперметры | Клуб электроники

Аналог | Цифровой | Вольтметры | Амперметры | Гальванометры | Омметры

Следующая страница: Мультиметры

См. Также: напряжение и ток

Аналоговый дисплей

Аналоговые дисплеи имеют указатель, который перемещается по градуированной шкале.Они могут быть трудными читать из-за необходимости выработать значение наименьшего деления шкалы. Например шкала на рисунке имеет 10 маленьких делений от 0 до 1, поэтому каждое маленькое деление представляет 0,1. Таким образом, показание составляет 1,25 В (указатель находится на полпути между 1,2 и 1,3).

Максимальное показание аналогового измерителя называется полного отклонения или FSD (в показанном примере это 5 В).

Аналоговые счетчики должны быть подключены правильно чтобы предотвратить их повреждение, когда указатель пытается двигаться в неправильном направлении.Они полезны для мониторинга постоянно меняющихся значений (например, напряжения на конденсатора разряда), и они могут быть хороши для быстрых грубых показаний, потому что движение указателя можно увидеть, не отводя взгляда от тестируемой цепи.

Снятие точных показаний

Чтобы получить точное показание аналоговой шкалы, ваш глаз должен соответствовать указатель. Не смотрите под углом слева или справа, потому что вы увидите чтение, которое слишком высокое или слишком низкое.Многие аналоговые счетчики имеют небольшую полоску зеркало по шкале вам в помощь. Когда ваш глаз находится в правильном положении, отражение указателя скрыто за самим указателем. Если вы видите отражение вы смотрите под углом.

Вместо зеркала на некоторых счетчиках есть поворотный указатель для точного измерения. Конец указателя повернут на 90 °, поэтому при правильном просмотре он кажется очень тонким. Показанный в разделе гальванометров счетчик имеет витую стрелку. хотя это слишком мало, чтобы увидеть на картинке.

Правильно
отражение скрыто

Неправильно
отражение видно


Цифровой дисплей

Значения можно считывать непосредственно с цифровых дисплеев, поэтому они легко читаются точно. Это нормально, когда младшая цифра (справа) постоянно меняется между два или три значения, это особенность работы цифровых счетчиков, а не ошибка.Обычно большая точность не требуется, и эту цифру можно проигнорировать или округлить.

Цифровые счетчики могут быть подключены любым способом без повреждений, покажут минус знак (-) при обратном подключении. Если вы превысите максимальное показание, большинство цифровых измерителей показать почти пустой дисплей с цифрой 1 слева.

Все цифровые измерители содержат батарею для питания дисплея, поэтому они практически не потребляют энергию от тестируемой цепи. Это означает, что цифровые вольтметры имеют очень высокое сопротивление. (обычно называемое входным сопротивлением) не менее 1 МОм (часто 10 млн) и они вряд ли повлияют на тестируемую цепь.

Для общего пользования лучше всего подходят цифровые счетчики типа

Они легко читаются, их можно подключить в обратном порядке, и они вряд ли повлияют на тестируемую цепь.



Подключение счетчиков

Важно правильно подключить счетчики:

  • Положительный полюс счетчика с маркировкой + или красным должен быть подключен ближе к + на аккумуляторе или источнике питания.
  • Отрицательный вывод счетчика, с маркировкой или цветным черный должен быть подключен ближе всего к аккумулятору или источнику питания.

Вольтметры

  • Вольтметры измеряют напряжение .
  • Напряжение измеряется в В , В .
  • Вольтметры подключены по параллельно компонентам.
  • Вольтметры
  • имеют очень высокое сопротивление .

Включение вольтметра параллельно

Измерение напряжения в точке

При тестировании цепей вам часто требуется найти напряжения в различных точках, например, напряжение на выводе 2 микросхемы таймера 555.Это может показаться запутанным - куда подключить второй провод вольтметра?

  • Подключите провод вольтметра черный (отрицательный -) к 0 В, обычно к отрицательному клемму аккумулятора или источника питания.
  • Подключите красный (положительный +) провод вольтметра к точке. вы там, где вам нужно измерить напряжение.
  • Черный провод можно оставить постоянно подключенным к 0 В, пока вы используете красный провод как зонд для измерения напряжений в различных точках.
  • Вы можете использовать зажим «крокодил» на проводе черный , чтобы удерживать его на месте.

Напряжение в точке на самом деле означает разницу напряжений между этой точкой и 0 В. (ноль вольт), который обычно является отрицательной клеммой аккумулятора или источника питания. Обычно 0V обозначается на принципиальной схеме в качестве напоминания.

Аналоговые измерители потребляют немного энергии от тестируемой цепи для работы со стрелкой. Это может нарушить цепь и дать неверные показания.Во избежание этого вольтметры должны иметь сопротивление, по крайней мере, в 10 раз превышающее сопротивление цепи (считайте это наибольшим значение резистора рядом с тем местом, где подключен счетчик).

Большинство аналоговых вольтметров, используемых в школьных науках, не подходят для электроники. потому что их сопротивление слишком низкое, обычно несколько k. Для большинства электронных схем требуется 100k или более.



Амперметры

  • Амперметры для измерения силы тока .
  • Ток измеряется в ампер (ампер) , A .
    1A довольно большой, поэтому часто используются мА (миллиампер) и мкА (микроампер). 1000 мА = 1 А, 1000 мкА = 1 мА, 1000000 мкА = 1 А.
  • Амперметры
  • подключаются к серии .
    Для последовательного подключения необходимо разорвать цепь и поставить амперметр. поперек зазора, как показано на схеме.
  • Амперметры имеют очень низкое сопротивление .

Необходимость разрыва цепи для последовательного подключения означает, что амперметры затруднены для использования в паяных схемах.Большинство испытаний электроники выполняется с помощью вольтметров, которые могут быть легко подключенным без мешающих цепей.

Последовательное подключение амперметра


Гальванометры

Гальванометры - очень чувствительные измерители, которые используются для измерения крошечных токов, обычно 1 мА или меньше. Они используются для изготовления всех типов аналоговых счетчиков путем добавления подходящие резисторы, как показано на схемах ниже.

Изготовление вольтметра
Гальванометр с высоким сопротивлением
умножитель последовательно, чтобы сделать вольтметр.

Изготовление амперметра
Гальванометр с низким сопротивлением
шунтируют параллельно для создания амперметра.

На фотографии изображен учебный гальванометр 100 мкА с умножителем и шунтом. Этот измеритель необычен тем, что позволяет отображать небольшие обратные показания: максимальный ток измерителя составляет 100 мкА (или 20 мкА в обратном направлении).


Омметры

Омметр используется для измерения сопротивления в омах ().

Омметры редко встречаются как отдельные измерители, но все стандартные мультиметры имеют настройку омметра.

1 довольно мала, поэтому k И м часто используются.

1к = 1000
1M = 1000 тыс. = 1000000


Мультиметры

Мультиметры - очень полезные инструменты для тестирования. С помощью многопозиционного переключателя на метр, их можно быстро и легко настроить на вольтметр , амперметр или омметр . У них есть несколько настроек (называемых «диапазонами») для каждого типа метр и выбор переменного или постоянного тока.

Некоторые мультиметры имеют дополнительные функции, такие как тестирование транзисторов и диапазоны для измерение емкости и частоты.

Цифровой мультиметр - лучший выбор для вашего первого мультиметра , даже самый дешевый подойдет для тестирования простых проектов и рекомендую от Rapid Electronics: Цифровой мультиметр (базовый)

Для получения дополнительной информации см. Страницу Мультиметры.

Фотография мультиметра © Rapid Electronics.


Следующая страница: Мультиметры | Исследование


Политика конфиденциальности и файлы cookie

Этот сайт не собирает личную информацию.Если вы отправите электронное письмо, ваш адрес электронной почты и любая личная информация будет используется только для ответа на ваше сообщение, оно не будет передано никому. На этом веб-сайте отображается реклама, если вы нажмете на рекламодатель может знать, что вы пришли с этого сайта, и я могу быть вознагражден. Рекламодателям не передается никакая личная информация. Этот веб-сайт использует некоторые файлы cookie, которые классифицируются как «строго необходимые», они необходимы для работы веб-сайта и не могут быть отклонены, но они не содержат никакой личной информации.Этот веб-сайт использует службу Google AdSense, которая использует файлы cookie для показа рекламы на основе использования вами веб-сайтов. (включая этот), как объяснил Google. Чтобы узнать, как удалить файлы cookie и управлять ими в своем браузере, пожалуйста посетите AboutCookies.org.

electronicsclub.info © Джон Хьюс 2021 г.

Веб-сайт размещен на Tsohost

Physlet Physics Кристиана и Беллони: проблема 30.8

Задача 30.8: Найти внутреннее сопротивление вольтметра и амперметра

Контур A | Контур B

Подождите, пока анимация полностью загрузится.

Цепи A и B представляют собой разные конфигурации одних и тех же элементов схемы. Предположим, батарея идеальная (без внутреннего сопротивления). Перезапуск. Выберите анимацию, чтобы показать напряжение и ток на счетчиках (напряжение указано в вольтах, а ток - в миллиамперах) .

Используйте цепи A и B для определения внутреннего сопротивления амперметра и вольтметра, которые используются в обеих цепях. Вы можете изменить резистор в цепях A и B (и посмотреть номинал резистора).

  1. Какую цепь следует использовать для определения сопротивления амперметра? По какой схеме найти сопротивление вольтметра? Почему?

После того, как вы определите, какую цепь вы будете использовать для определения сопротивления амперметра, вы должны иметь в виду идеальное сопротивление амперметра (в идеале 0 Ом; почему это идеальное сопротивление амперметра?) И выбрать переменное сопротивление. соответственно (например, если небольшое сопротивление последовательно с очень большим резистором, падение напряжения на большом резисторе не будет заметно отличаться от падения напряжения на них обоих и т. д.). То же верно и для вашего определения сопротивления вольтметром.

  1. Какое сопротивление у амперметра и вольтметра?
  2. Если вы не знаете внутреннее сопротивление счетчиков или значение переменного резистора (что часто бывает), и вы просто хотите разделить показания вольтметра на показания амперметра, чтобы определить неизвестное сопротивление, какая цепь, A или B, что лучше всего для измерения малых сопротивлений?
  3. Какая цепь, A или B, лучше всего подходит для измерения больших сопротивлений? Объяснять.

Задача написана Энн Дж. Кокс.

Physlets были разработаны в Davidson College и преобразованы с Java на JavaScript с использованием системы SwingJS, разработанной в St. Olaf College.

Как работает амперметр?

Обновлено 22 декабря 2020 г.

Автор: S. Hussain Ather

Чаще всего для измерения силы тока используется амперметр. Поскольку единицей измерения электрического тока в системе СИ является ампер, прибор, используемый для измерения тока, называется амперметром.

Существует два типа электрического тока: постоянный (DC) и переменный (AC). Постоянный ток посылает ток в одном направлении, в то время как переменный ток меняет направление тока через равные промежутки времени.

Амперметр Функция

Амперметры измеряют электрический ток путем измерения тока через набор катушек с очень низким сопротивлением и индуктивным сопротивлением. Это обеспечивает очень низкий импеданс, силу, противодействующую электрическому току, что позволяет амперметру точно измерять ток в цепи без помех или изменений из-за самого амперметра.

В амперметрах с подвижной катушкой движение происходит за счет фиксированных магнитов, которые настроены противодействовать току. Затем механизм вращает центрально расположенный якорь, прикрепленный к шкале индикатора. Этот циферблат установлен над градуированной шкалой, которая позволяет оператору узнать, сколько тока проходит через замкнутую цепь.

При измерении тока цепи необходимо последовательно подключить амперметр. Низкое сопротивление амперметра означает, что он не потеряет много мощности. Если амперметр был подключен параллельно, путь может стать короткозамкнутым, и весь ток будет проходить через амперметр, а не через цепь.

Основным требованием к любому измерительному прибору является то, что он не должен изменять измеряемую физическую величину. Например, амперметр не должен изменять исходный ток. Но на практике это невозможно. В электрической цепи начальный ток до подключения амперметра составляет I 1 = E / R . Предположим, что внутреннее сопротивление ячейки равно нулю.

Амперметр и гальванометры

Гальванометры определяют силу и направление незначительных токов в цепях.Указатель, прикрепленный к катушке, перемещается по шкале. Затем шкала калибруется для считывания силы тока в амперах.

Гальванометрам требуется магнитное поле, в то время как амперметры могут работать без него. Хотя гальванометр имеет гораздо большую точность, чем амперметр, он не такой точный. Это означает, что гальванометры могут быть очень чувствительны к небольшим изменениям тока, но этот ток все равно может быть далек от фактического значения.

Гальванометры могут измерять только постоянный ток, потому что они требуют силы электрического тока в магнитном поле, в то время как амперметры могут измерять как постоянный, так и переменный ток.Амперметры постоянного тока используют принцип подвижной катушки, в то время как амперметры переменного тока измеряют изменения в том, как кусок железа движется в присутствии электромагнитной силы неподвижного провода катушки.

Шунтирующее сопротивление

При подключении гальванометра параллельно к очень маленькому шунтирующему резистору ток может быть перенаправлен через шунт, и только очень небольшой ток будет проходить через гальванометр. Таким образом, гальванометр может быть адаптирован для измерения более высоких токов, чем он мог бы в противном случае.Шунт защищает гальванометр от повреждений, обеспечивая альтернативный путь прохождения тока.

Пусть G будет сопротивлением гальванометра, а I g будет максимальным током, который может пройти через него для полного отклонения шкалы. Если I - это ток, который необходимо измерить, то только часть I g должна проходить через G для полного отклонения, а оставшаяся часть (I - I g ) должна проходить через шунт .

Правильное значение сопротивления шунта S вычисляется путем параллельного рассмотрения G и S . Следовательно,

S = \ frac {I_GG} {I-I_G}

Это уравнение дает значение сопротивления шунта.

Эффективное сопротивление амперметра определяется следующим образом:

R_ {eff} = \ frac {1} {1 / G + 1 / S} = \ frac {GS} {G + S}

Как сделать вольтметр от калькулятора. Цифровой амперметр своими руками. Амперметры и вольтметры цифровые

Автомобильный вольтметр - полезное устройство, позволяющее автомобилисту всегда знать, какое напряжение в бортовой сети его автомобиля.Многих автолюбителей сегодня интересует вопрос, как самостоятельно построить такое устройство в домашних условиях. Ниже вы можете найти пошаговую инструкцию своими руками.

Автомобильный вольтметр характеристика

Как сделать вольтметр? Как подключить изготовленный электронный вольтметр к вилке прикуривателя, какая схема подключения? Для начала ознакомимся с основными характеристиками устройства.

Описание устройства

Как мы уже говорили, цифровой вольтметр Предназначен для измерения напряжения.Аналоговое устройство - это устройство, оснащенное стрелкой, а также шкалой. Сегодня такие устройства используются очень редко; В последние годы все большую популярность приобретают цифровые устройства.

Виды

Что касается самого вида, то в продаже можно найти как простые устройства, так и комбинированные.

  1. Обычная. Такое устройство отличается относительно небольшими размерами, в результате чего его установка допускается практически в любом месте транспортного средства. Поэтому обычно к прикуривателю подключают вольтметр такого типа.Таким образом, прибор позволяет отслеживать состояние уровня напряжения аккумуляторной батареи как при выключенном двигателе, так и при работающем двигателе. Если вы решили установить вольтметр своими руками, то вам будет полезно знать, что при выключенном двигателе напряжение должно быть 12,5 вольт, а на установленном - 13,5-14,5 вольт.
    В том случае, если этот параметр больше или меньше, необходимо будет провести диагностику бортовой сети машины. Вольтметр в машине будет незаменим, будь то стрелочный вариант или цифровой автомобиль, станет незаменимым атрибутом для любителей отдыхать на природе.С его помощью вы всегда будете знать, какое напряжение в сети вашего автомобиля и как не допустить его падения ниже нормы. Ни для кого не секрет, что ориентироваться на стандартные индикаторы разряда аккумулятора не совсем корректно, поскольку такие устройства обычно предупреждают водителя, когда уже поздно предпринимать какие-либо действия. Схема вольтметра может быть подключена к специальному выносному дисплею, который можно установить в любом месте автомобиля, например, прямо на центральной консоли.
  2. Комбинированный. Что касается комбинированных приборов, то они могут быть дополнительно укомплектованы термометрами, тахометрами, амперметрами и т. Д.Благодаря градуснику водитель всегда может узнать, какая температура внутри автомобиля или на улице в моторном отсеке автомобиля. С помощью тахометра у автомобилиста всегда будет возможность следить за количеством оборотов мотора. Как правило, если вы покупаете комбинированный гаджет с тахометром, должны быть включены все необходимые датчики, позволяющие измерять этот показатель от 50 градусов мороза до 120 градусов тепла. В целом процедура установки такого типа устройства в свой автомобиль не представляет собой особо сложной процедуры, с которой вы легко справитесь самостоятельно.

Инструкция по изготовлению самодельного вольтметра в автомобиль

Схема

Итак, если вы решили собрать автомобильный вольтметр из калькулятора, светодиода из ламп или любого другого, вы должны хотя бы разобраться в этой теме. Ламповый вольтметр или вольтметр со светодиодами можно приобрести в любом тематическом магазине автоэлектроники. Но если вы решили все делать самостоятельно, то учтите, что просто взять плату и установить ее в машину - не вариант, нужны определенные знания в области электроники.Мы рассмотрим пример схемы цифрового устройства в автомобиле, в частности, вольтметр на рис16ф676. Ниже представлена ​​схема прибора с пределом измерения 50 вольт, этого вполне достаточно.

На двух резисторах - R1 и R2 - оборудован делитель напряжения, а элемент R3 предназначен для калибровки прибора. Другой компонент С1 (конденсатор) используется для защиты системы от помех сигнала, а также позволяет сглаживать входной импульс. VD1 - стабилитрон, предназначенный для ограничения уровня входного напряжения на входе контроллера, его использование необходимо, чтобы вход МК не перегорел при повышении напряжения в сети.

Инвертирующий компонент устройства собран на резисторах R11-R13, а также на транзисторе VT1. Инвертор зажигает точку прямо на самом индикаторе вместе со вторым разрядом. К МК подключается индикатор с анодом, отличающийся минимальным потреблением тока. Что касается самой настройки устройства, то она осуществляется с помощью подстроечного резистора R3 (автор видео о том, как собрать вольтметр своими руками - Руслан К.).

Подключение своими руками

Чтобы самостоятельно подключить вольтметр на микроконтроллере к своему автомобилю, для начала нужно определиться с местом установки.Установка осуществляется в любом удобном для водителя месте. В нашем случае мы установим вольтметр в машине в центральной консоли.

Процесс описан на примере автомобиля ВАЗ 2113:

  1. Снимите пластиковую накладку справа на приборной панели над магнитолой. В случае с ВАЗ 2113 этот пластик снимается без проблем, он крепится на пластиковых зажимах, поэтому будьте осторожны, чтобы не повредить их при демонтаже.
  2. С помощью электролобзика нужно вырезать в вилке прямоугольное отверстие.Вырежьте отверстие по размеру дисплея вашего вольтметра - прибор должен идеально подходить к вырезанному отверстию.
  3. Установите прибор на заднюю часть пластиковой заглушки. Для начала его можно закрепить с помощью обычной канцелярской резинки. Конечно, так не поедешь, потому что это совсем не эстетично и только испортит вид в салоне автомобиля. Поэтому свободное пространство с тыльной стороны нужно будет залить специальным сантехническим герметиком, чтобы доска хорошо держалась на заглушке.При схватывании вольтметра резинку можно удалить.
  4. Для подключения устройства к бортовой сети можно использовать специальный разъем от блока питания компьютера. Может он подойдет, а может и не подойдет - если не подошел, придется прибегнуть к пайке. Замените пластиковую заглушку вокруг дисплея; при желании можно установить рамку для улучшения внешнего вида экрана. Важно, чтобы вольтметр не отвлекал водителя во время движения, поэтому, если свет цифр слишком яркий, с этим нужно что-то делать.Затемнить экран можно обычным лаком или небольшим кусочком тонировочной пленки.
  5. Подключить прибор можно либо напрямую к АКБ, чтобы вольтметр всегда работал, либо к зажиганию. Второй вариант более приемлем, в этом случае устройство будет активироваться при включении автомагнитолы, то есть всегда можно следить за состоянием напряжения при включенной аудиосистеме.




Видео «Установка цифрового вольтметра своими руками»

Подробнее о том, как установить цифровой вольтметр своими руками, можно узнать из видео ниже (автор видео - Auto World).

В статье описан вольтметр, с пределом измерения 50 вольт, сделанный на PIC16F676 или как использовать АЦП этого микроконтроллера.

Схема

Делитель напряжения собран на резисторах R1 и R2, для калибровки вольтметра используется многооборотный встроенный резистор R3. Конденсатор С1 защищает вольтметр от импульсных помех и сглаживает входной сигнал. Стабилитрон VD1 служит для ограничения входного напряжения на входе микроконтроллера, чтобы вход МК не перегорал при превышении входного напряжения.

На транзисторе VT1 (КТ3102 или SMD версия BC847) и резисторах R11, R12 и R13 собран инвертирующий элемент, зажигающий точку на индикаторе вместе со вторым разрядом.

В схеме использован индикатор с общим анодом ВА56-12GWA, который подключен к МК через токоограничивающие резисторы. Этот показатель отличается низким потреблением тока. При использовании более мощных индикаторов (сегменты большего размера или другого цвета) рекомендуется ставить ключи на аноды.

В бесконечном цикле данные от АЦП постоянно принимаются, преобразуются и выводятся на 7-сегментный индикатор в режиме ШИМ.


Signet

Вольтметр настраивается подстроечным резистором R3 (желательно многооборотный).

.

Внимание

Некоторые программисты обнаружили проблему в повреждении микроконтроллеров. Выражается это в том, что они перезаписывают заводскую калибровочную постоянную внутренней цепи RC, после чего МК начинает работать некорректно или вообще перестает работать.Поэтому перед прошивкой микроконтроллера сначала прочтите его память и запишите последнее слово (2 байта) из флэш-памяти контроллера. После прошивки проверьте, сохранено ли значение, если нет, промойте контроллер, но с той калибровочной константой, которая была ранее записана.

Прошивка

Представляю вам новые версии прошивки вольтметра V3.2 от 10 апреля 2012 года. Первая цифра удаляется, если она равна 0, а в версии 100V максимальное значение индикатора 99.9В.

Общий анод:

Общий катод:

Проверенная версия прошивки V3.1 - мерцание индикатора удалено.

Общий анод:

Общий катод:

Старые версии прошивки (общий анод):

Добавлена ​​новая прошивка 10.04.2012

А теперь небольшая практика, что можно сделать из этой схемы, вот одна из варианты ....

Пиктограмма подсветки включена в печатку согласно моему устройству.



Перенос путей травления


На фотографии показан пример использования фотобумаги.Как видите, тонер переносится целиком и без замачивания. Бумага просто улетает.
Дальнейшее травление и лужение дорожек



закончено


Через час плата была собрана. При разводке платы было решено сделать экран микроконтроллера разборным в гнезде, а не паять.
Идея оказалась очень удачной, так как при обычной установке экран занимал 50% места на печатной плате. При установке в розетку экран расположен на высоте 8-10 мм над печатной платой, что позволило разместить под ним стабилизатор полного напряжения и некоторые радиоэлементы.Это хорошо видно на следующих фото.



Размещение радиодеталей




вид сверху с экраном


Но именно в этом случае нам необходимо разместить данное устройство.



корпус прибора ваз 2106


Лицевая панель изготовлена ​​по той же методике. коробку от диска и пленку с вырезанными пиктограммами в рекламном агентстве.



Лицевая панель


Позже я решил отказаться от крепления лицевой части к плате саморезами и остановился на пленке.Надежность тут не утомительна, так что панель просто не двигается относительно экрана при сборке устройства.




Для закрепления платы в корпусе и предотвращения замыкания цепи на корпусе я отрезал кусок вибро- или шумоизоляции и приклеил их по окружности днища корпуса.



Патч для наклеивания




Наклейка


Вот вид собранной платы с лицевой панелью.




Так центрируется устройство в корпусе.

Цифровой амперметр со светодиодами - удобный способ отображения информации, в которой имеет значение не только модуль измеряемых величин (который, кстати, гораздо удобнее определять не по отклонению циферблатного индикатора, а по размеру полосы график, или с помощью мини-дисплея), но и частота меняется на этот параметр.

Описание схемы

Светодиоды

не очень мощные, но использовать их в слаботочных электрических цепях допустимо и целесообразно.В качестве примера можно рассмотреть схему получения цифрового амперметра для определения силы тока в аккумуляторной батарее автомобиля, с номинальным диапазоном 40 ... 60 мА.

Вариант появления амперметра на светодиодах в столбце

Количество используемых светодиодов будет определять значение порогового тока, при котором будет включен один из светодиодов. В качестве операционного усилителя можно использовать LM3915, либо подходящий по параметрам микроконтроллер. Напряжение на вход будет подаваться через любой низкоомный резистор.

Удобно отображать результаты измерений в виде гистограммы, где весь практически используемый диапазон токов будет разбит на несколько сегментов по 5 ... 10 мА. Преимущество светодиода в том, что в схеме можно использовать элементы разного цвета - красный, зеленый, синий и т.д.

Для работы цифрового амперметра потребуются следующие компоненты:

  1. Микроконтроллер типа PIC16F686 с 16-битным АЦП.
  2. Настраиваемые перемычки для вывода окончательного сигнала.В качестве альтернативы вы можете использовать DIP-переключатели, которые используются в качестве электронных шунтов или сигнальных коротких замыканий в обычных электронных схемах.
  3. Источник питания постоянного тока, который рассчитан на рабочее напряжение от 5 до 15 В (при наличии стабильного напряжения, которое контролируется вольтметром, подойдет и 6 В).
  4. Контактная пластина, на которой можно разместить до 20 светодиодов типа SMD.

Электрическая схема амперметра на светодиодных источниках

Порядок размещения и монтажа амперметра

Токовый входной сигнал (не более 1 А) подается от стабилизированного источника питания через шунтирующий резистор, допустимое напряжение на котором не должно быть более 40... 50 В. Затем, проходя через операционный усилитель, сигнал поступает на светодиоды. Поскольку текущее значение изменяется во время прохождения сигнала, соответственно изменится и высота столбца. Управляя током нагрузки, вы можете регулировать высоту диаграммы, получая результат с разной степенью точности.

Монтаж платы с SMD компонентами, по желанию пользователя, может быть размещен как горизонтально, так и вертикально. Перед началом калибровки смотровое окно необходимо закрыть темным стеклом (фильтр с увеличением 6... Подходит 10 х от обычной сварочной маски).

Калибровка цифрового амперметра заключается в выборе минимального значения токовой нагрузки, при котором будет гореть светодиод. Варьирование настроек производится экспериментальным путем, для чего в схеме предусмотрен резистор с небольшим (до 100 мОм) сопротивлением. Погрешность показаний такого амперметра обычно не превышает нескольких процентов.

Знаете ли вы, что старый вольтметр можно преобразовать в амперметр? Как это сделать - смотрите видео:

Как настроить регулировочный резистор

Для этого последовательно установите силу тока, который проходит через конкретный светодиод.В качестве контрольного прибора можно использовать обычный тестер. В схему перед микроконтроллером включен вольтметр, а после него - амперметр. Чтобы исключить влияние случайных пульсаций, также подключается сглаживающий конденсатор.

Практическим преимуществом изготовления прибора своими руками (светодиодов должно быть не меньше четырех) является стабильность схемы при значительном изменении изначально заданного диапазона силы тока. В отличие от обычных диодов, которые выходят из строя при коротком замыкании, светодиоды просто не загораются.

Sv-диоды в качестве измерителей тока в аккумуляторной батарее автомобиля не только экономят электроэнергию и батареи, но также позволяют более удобно снимать показания.

Аналогичным образом можно построить цифровой вольтметр. В качестве источников света для этого применения подходят элементы на 12 В, а наличие дополнительного шунта в цепи вольтметра позволит более рационально использовать всю высоту гистограммы.

Амперметры - это устройства, которые используются для определения силы тока в цепи.Цифровые модификации производятся на базе компараторов. Они отличаются точностью измерения. Также важно отметить, что устройства можно устанавливать в цепи постоянного и переменного тока.

По типу конструкции бывают панельные, переносные, а также встроенные. По прямому назначению бывают импульсные и фазочувствительные устройства. Избранные модели выделены в отдельную категорию. Чтобы более подробно разобраться в приборах, важно знать устройство амперметра.

Схема амперметра

Типичная схема цифрового амперметра включает в себя компаратор и резисторы. Для преобразования напряжения используется микроконтроллер. Чаще всего его используют с опорными диодами. Стабилизаторы устанавливаются только в выборочных модификациях. Широкополосные фильтры используются для повышения точности измерений. Фазовые устройства оснащены трансиверами.


Модель своими руками

Собрать цифровой амперметр своими руками довольно сложно.В первую очередь, для этого потребуется качественный компаратор. Параметр чувствительности должен быть не менее 2,2 мкм. Минимальное разрешение, которое он должен выдерживать на уровне 1 мА. Микроконтроллер в приборе установлен с эталонными диодами. Система отображения подключена к нему через фильтр. Далее, чтобы собрать цифровой амперметр своими руками, необходимо установить резисторы.

Чаще всего выбираются по коммутируемому типу. Шунт в этом случае должен располагаться за компаратором.Коэффициент деления устройства зависит от трансивера. Если говорить о простой модели, то она используется динамического типа. Современные приборы оснащены сверхточными аналогами. Источником стабильного тока может быть обычная батарея литий-ионного типа.


Приборы постоянного тока

Цифровой амперметр постоянного тока изготавливается на основе высокочувствительных компараторов. Также важно отметить, что в устройства устанавливаются стабилизаторы. Резисторы подходят только коммутационного типа.В микроконтроллере в этом случае установлены опорные диоды. Если говорить о параметрах, то минимальная разрешающая способность устройств составляет 1 мА.

AC Модификации

Амперметр

(цифровой) переменного тока можно сделать самому. Микроконтроллеры в моделях используются с выпрямителями. Для повышения точности измерений используются фильтры широкополосного типа. Сопротивление шунта в этом случае должно быть не менее 2 Ом. Чувствительность резисторов должна быть 3 мкм.Стабилизаторы чаще всего устанавливаются расширительного типа. Также важно отметить, что для сборки потребуется триод. Припаиваем прямо к компаратору. Допустимая погрешность устройств этого типа колеблется в районе 0,2%.

Приборы для измерения импульсов

Импульсные модификации отличает наличие счетчиков. Современные модели выпускаются на базе трехзначных устройств. Резисторы используются только ортогонального типа. Как правило, их коэффициент деления равен 0.8. Допустимая погрешность, в свою очередь, составляет 0,2%. К недостаткам устройств можно отнести чувствительность к влажности окружающей среды. Также их нельзя использовать при минусовых температурах. Самостоятельно собрать модификацию проблематично. Трансиверы в моделях используются только динамического типа.

Фазочувствительное устройство

Фазочувствительные модели продаются на 10 и 12 В. Параметр допустимой погрешности для моделей колеблется в районе 0,2%. Счетчики в приборах используются только двухзначного типа.Микроконтроллеры используются с выпрямителями. Амперметры этого типа не боятся повышенной влажности. В некоторых модификациях есть усилители. Если вы собираете устройство, вам потребуются переключаемые резисторы. Стабильный литий-ионный аккумулятор может быть источником стабильного тока. В этом случае диод не нужен.

Перед установкой микроконтроллера важно припаять фильтр. Преобразователь на литий-ионный потребует переменного типа. Показатель чувствительности находится на уровне 4,5 мкм.При обрыве в цепи необходимо проверить резисторы. Коэффициент деления в этом случае зависит от производительности компаратора. Минимальное давление устройств этого типа не превышает 45 кПа. Сам процесс преобразования тока занимает около 230 мс. Тактовая частота зависит от качества счетчика.


Схема селективного устройства

Селективный цифровой амперметр постоянного тока изготавливается на основе высокопроизводительных компараторов. Допустимая погрешность моделей 0.3%. Устройства работают по принципу одноэтапной интеграции. Счетчики используются только двухзначного типа. Источники стабильного тока устанавливаются за компаратором.

Резисторы переключаемого типа. Для самостоятельной сборки модели потребуются два трансивера. Фильтры в этом случае позволяют значительно повысить точность измерений. Минимальное давление устройств находится в районе 23 кПа. Резкое падение напряжения наблюдается довольно редко. Сопротивление шунта, как правило, не превышает 2 Ом.Текущая частота измерения зависит от работы компаратора.

Универсальные измерительные приборы

Универсальные измерительные приборы больше подходят для домашнего использования. Компараторы в устройствах часто не очень чувствительны. Таким образом, допустимая погрешность находится в районе 0,5%. Счетчики используются трехзначного типа. Резисторы используются на основе конденсаторов. Встречаются триоды как фазного, так и импульсного типа.

Максимальное разрешение устройств не превышает 12 мА.Сопротивление шунта, как правило, лежит в районе 3 Ом. Допустимая влажность для устройств 7%. Предел давления в этом случае зависит от установленной системы защиты.


Панельные модели

Панельные модификации производятся на 10 и 15 В. Компараторы в приборах устанавливаются с выпрямителями. Допустимая погрешность устройств не менее 0,4 5. Минимальное давление устройств около 10 кПа. Преобразователи используются в основном переменного типа. Для самостоятельной сборки устройства не обойтись без двузначного счетчика.Резисторы в этом случае устанавливаются со стабилизаторами.

Встроенные модификации

Амперметр встроенный цифровой изготовлен на основе эталонных компараторов. модели довольно высоки, а погрешность составляет около 0,2%. Минимальное разрешение устройств не превышает 2 мА. Стабилизаторы используются как расширительного, так и импульсного типа. Установлены резисторы повышенной чувствительности. Микроконтроллеры часто используются без выпрямителей. В среднем текущий процесс преобразования не превышает 140 мс.


DMK Модели

Цифровые амперметры и вольтметры этой компании пользуются большим спросом. В ассортименте этой компании много стационарных моделей. Если рассматривать вольтметры, то они выдерживают максимальное давление 35 кПа. В данном случае транзисторы тороидального типа.

Микроконтроллеры обычно устанавливаются с преобразователями. Для лабораторных исследований идеально подходят устройства этого типа. Цифровые амперметры и вольтметры этой компании выпускаются в защищенных корпусах.

Прибор Torex

Указанный амперметр (цифровой) выпускается с повышенной проводимостью тока. Устройство выдерживает максимальное давление 80 кПа. Минимально допустимая температура амперметра -10 градусов. Указанная высокая влажность не боится. Рекомендуется устанавливать рядом с источником тока. Коэффициент деления составляет всего 0,8. Амперметр (цифровой) выдерживает максимальное давление 12 кПа. Ток потребления устройства составляет около 0,6 А. В триоде используется фазный тип.Для бытового использования подойдет данная модификация.

Прибор Ловать

Амперметр индикационный (цифровой) выполнен на основе двузначного счетчика. Токопроводимость модели составляет всего 2,2 мкм. Однако важно отметить высокую чувствительность компаратора. Система отображения проста, и пользоваться устройством очень удобно. Резисторы в этом (цифровом) амперметре установлены переключаемого типа.

Также важно отметить, что они способны выдерживать большие нагрузки.Сопротивление шунта в этом случае не превышает 3 Ом. Текущий процесс конвертации довольно быстр. Резкое падение напряжения может быть связано только с нарушением температурного режима устройства. Допустимая влажность показанного амперметра составляет целых 70%. В свою очередь, максимальное разрешение составляет 10 мА.

DigiTOP Модель

Этот DC доступен с опорными диодами. Счетчик предусмотрен двухзначного типа. Электропроводность компаратора составляет около 3,5 микрон.Микроконтроллер используется с выпрямителем. Чувствительность по току довольно высокая. Источник питания - обычный аккумулятор.


Резисторы используются в устройствах переключаемого типа. Стабилизатора в этом случае не предусмотрено. Установлен только один триод. Прямое преобразование тока происходит довольно быстро. Для домашнего использования этот прибор хорошо подходит. Предусмотрены фильтры для повышения точности измерения.

Если говорить о параметрах вольтметра-амперметра, важно отметить, что рабочее напряжение находится на уровне 12 В.Потребляемый ток в данном случае составляет 0,5 А. Минимальная разрешающая способность представленного устройства - 1 мА. Сопротивление шунта составляет около 2 Ом.

Коэффициент деления вольтметра-амперметра всего 0,7. Максимальное разрешение этой модели - 15 мА.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *