Как сделать из вольтметра амперметр: Как сделать из вольтметра амперметр. Амперметр цифровой своими руками. Цифровые амперметры и вольтметры

Содержание

Как сделать из вольтметра амперметр. Амперметр цифровой своими руками. Цифровые амперметры и вольтметры

И то, что ко всему привыкаешь и то, что с кем поведешься от того и наберешься - прописные истины. Вот и я привык к своему мультиметру и когда его кто-то хватает (извините, берёт попользоваться) - меня «жаба душит». Сказать ничего не могу, это от меня домочадцы подцепили некоторое количества вируса радиолюбительства и теперь имеют потребность померить напряжение батареек в пульте, аккумулятора в телефоне и т.д. Терпел. Пока не услышал, что некоторые граждане заинтересовались напряжением в розетках.

Откуда появилась эта измерительная головка уже не помню, но всегда считал её «убитой в ноль» - ошибался. При проверке выяснилась её полная адекватность. Вот только внешний вид...


Разобрал по максимуму. Корпус отмыл, верхнюю часть подклеил. Со шкалы кончиком лезвия маленького канцелярского ножа соскрёб лишние нолики. Получилась шкала на 15 вольт. Вместо сопротивления на 150к запаял в колодку перемычку. Отломанный кончик стрелки вернул на место при помощи кусочка изоляции и клея.


Стрелка, конечно, нуждалась в балансировке. Сделал по следующей технологии уравновешивания стрелки имеющимися противовесами с капельками припоя на них (двигаем хорошо разогретым паяльником, эти самые капельки).

  1. Куда двигать - стрелку располагаем горизонтально и смотрим, что перевешивает, если стрелка, то каплю передвинуть от центра. Если противовес - то каплю к центру.
  2. Какую каплю двигать - стрелку располагаем вертикально.
  • а) нужно двигать «к центру». Стрелка отклонилась вправо - двигаем правую каплю. Влево - левую.
  • б) нужно двигать «от центра». Стрелка отклонилась вправо - двигаем левую каплю. Влево - правую.

Имеющиеся углубления в верхней части корпуса заполнил при помощи паяльника пластмассой и выровнял напильником, затем мелкой и потом самой мелкой шкуркой, наконец, покрасил и вставил в неё на клей вырезанное стекло. Покрасил и внутреннюю металлическую планку (чтоб всё в цвет), просушил и собрал.


Внешний шарм появился. А для придания технического изыска дополнил измерительную головку переключателем на три положения и тремя резисторами.


Измерительная головка стала обладательницей трёх пределов измерения: на 3, 15 и 30 вольт. Вот картинка печатной платы и схемы по совместительству:


Остановлюсь на моменте сборки. Как оказалось, научиться выколупывать компаунд из зазора между нижней и верхней частями измерительных головок и тем самым их разъединять не проблема, проблема их соединить. Ну не заморачиваться же, в самом деле, их заливкой компаундом по новой. Соединяю так:


В самом уголке сверлю отверстие несколько меньшее диаметром, чем приготовленные саморезы (исключительно алюминиевые) и... А если кого смущает возможность проникновения вовнутрь пыли, то для этого есть пластилин. По готовности измерителя (назвал его вольтметром первого уровня) проинструктировал причастных и выдал в пользование. Прибор понравился, особенно тем, что всего одна «кнопочка». В розетку просил щупы не толкать - лучше сразу гвоздики. С пожеланием успеха, Babay

.

Обсудить статью СТРЕЛОЧНЫЙ ВОЛЬТМЕТР

Амперметры - это устройства, которые используются с целью определения силы тока в цепи. Цифровые модификации изготавливаются на базе компараторов. По точности измерения они различаются. Также важно отметить, что приборы могут устанавливаться в цепи с постоянным и переменным током.

По типу конструкции различают щитовые, переносные, а также встроенные модификации. По назначению есть импульсные и фазочувствительные устройства. В отдельную категорию выделены селективные модели. Для того чтобы более подробно разораться в приборах, важно узнать устройство амперметра.

Схема амперметра

Обычная схема цифрового амперметра включает в себя компаратор вместе с резисторами. Для преобразования напряжения применяется микроконтроллер. Чаще всего он используется с опорными диодами. Стабилизаторы устанавливаются только в селективных модификациях. Для увеличения точности измерений используются широкополосные фильтры. Фазовые устройства оснащаются трансиверами.


Модель своими руками

Собрать цифровой амперметр своими руками довольно сложно. В первую очередь для этого потребуется качественный компаратор. Параметр чувствительности должен составлять не менее 2.2 мк. Минимальное разрешение он обязан выдерживать на уровне в 1 мА. Микроконтроллер в устройстве устанавливается с опорными диодами. Система индикации подсоединяется к нему через фильтр. Далее, чтобы собрать цифровой амперметр своими руками нужно установить резисторы.

Чаще всего они подбираются коммутируемого типа. Шунт в данном случае должен располагаться за компаратором. Коэффициент деления прибора зависит от трансивера. Если говорить про простую модель, то он используется динамического типа. Современные устройства оснащаются сверхточными аналогами. Источником стабильного тока может выступать обычная батарейка литий-ионного типа.


Устройства постоянного тока

Цифровой амперметр постоянного тока выпускается на базе высокочувствительных компараторов. Также важно отметить, что в приборах устанавливаются стабилизаторы. Резисторы подходят только коммутируемого типа. Микроконтроллер в данном случае устанавливается с опорными диодами. Если говорить про параметры, то минимальное разрешение устройств равняется 1 мА.

Модификации переменного тока

Амперметр (цифровой) переменного тока можно сделать самостоятельно. Микроконтроллеры у моделей используются с выпрямителями. Для увеличения точности измерения применяются фильтры широкополосного типа. Сопротивление шунта в данном случае не должно быть меньше 2 Ом. Чувствительность у резисторов обязана составлять 3 мк. Стабилизаторы чаще всего устанавливаются расширительного типа. Также важно отметить, что для сборки понадобится триод. Припаивать его необходимо непосредственно к компаратору. Допустимая ошибка приборов данного типа колеблется в районе 0. 2 %.

Импульсные приборы измерения

Импульсные модификации отличаются наличием счетчиков. Современные модели выпускаются на базе трехразрядных устройств. Резисторы используются только ортогонального типа. Как правило, коэффициент деления у них равняется 0.8. Допустимая ошибка в свою очередь составляет 0.2%. К недостаткам устройств можно отнести чувствительность к влажности среды. Также их запрещается использовать при минусовых температурах. Самостоятельно собрать модификацию проблематично. Трансиверы в моделях применяются только динамического типа.

Устройство фазочувствительных модификаций

Фазочувствительные модели продаются на 10 и 12 В. Параметр допустимой ошибки у моделей колеблется в районе 0.2%. Счетчики в устройствах применяются только двухразрядного типа. Микроконтроллеры используются с выпрямителями. Повышенной влажности амперметры данного типа не боятся. У некоторых модификаций имеются усилители. Если заниматься сборкой устройства, то потребуются коммутируемые резисторы. Источником стабильного тока может выступать обычная литий-ионная батарейка. Диод в данном случае не нужен.

Перед установкой микроконтроллера важно припаять фильтр. Преобразователь для литий-ионной потребуется переменного типа. Показатель чувствительности у него находится на уровне 4.5 мк. При резком в цепи необходимо проверить резисторы. Коэффициент деления в данном случае зависит от пропускной способности компаратора. Минимальное давление приборов данного типа не превышает 45 кПа. Непосредственно процесс преобразования тока занимает около 230 мс. Скорость передачи тактового сигнала зависит от качества счетчика.


Схема селективных устройств

Селективный цифровой амперметр постоянного тока изготавливается на базе компараторов с высокой пропускной способностью. Допустимая ошибка моделей равняется 0.3 %. Работают устройства по принципу одностадийного интегрирования. Счетчики используются только двухразрядного типа. Источники стабильного тока устанавливаются за компаратором.

Резисторы применяются коммутируемого типа. Для самостоятельной сборки модели потребуются два трансивера. Фильтры в данном случае могут значительно повысить точность измерений. Минимальное давление приборов лежит в районе 23 кПа. Резкое падение напряжения наблюдается довольно редко. Сопротивление шунта, как правило, не превышает 2 Ом. Токоизмерительная частота зависит от работы компаратора.

Универсальные приборы измерений

Универсальные приборы измерений подходят больше для бытового использования. Компараторы в устройствах часто устанавливаются не большой чувствительности. Таким образом, допустимая ошибка лежит в районе 0.5%. Счетчики используются трехразрядного типа. Резисторы применяются на базе конденсаторов. Триоды встречаются как фазового, так и импульсного типа.

Максимальное разрешение приборов не превышает 12 мА. Сопротивления шунта, как правило, лежит в районе 3 Ом. Допустимая влажность для устройств составляет 7 %. Предельное давление в данном случае зависит от установленной системы защиты.


Щитовые модели

Щитовые модификации производятся на 10 и 15 В. Компараторы в устройствах устанавливаются с выпрямителями. Допустимая ошибка приборов составляет не менее 0.4 5. Минимальное давление устройств равняется около 10 кПа. Преобразователи применяются в основном переменного типа. Для самостоятельной сборки устройства не обойтись без двухразрядного счетчика. Резисторы в данном случае устанавливаются со стабилизаторами.

Встраиваемые модификации

Цифровой встраиваемый амперметр выпускается на базе опорных компараторов. у моделей довольно высокая, и допустимая погрешность равняется около 0.2 %. Минимальное разрешение приборов не превышает 2 мА. Стабилизаторы используются как расширительного, так и импульсного типа. Резисторы устанавливаются высокой чувствительности. Микроконтроллеры часто применяются без выпрямителей. В среднем процесс преобразования тока не превышает 140 мс.


Модели DMK

Цифровые амперметры и вольтметры данной компании пользуются большим спросом. В ассортименте указанной фирмы имеется множество стационарных моделей. Если рассматривать вольтметры, то они выдерживают максимальное давление 35 кПа. В данном случае транзисторы применяются тороидального типа.

Микроконтроллеры, как правило, устанавливаются с преобразователями. Для лабораторных исследований устройства данного типа подходят идеально. Цифровые амперметры и вольтметры этой компании производятся с защищенными корпусами.

Устройство Торех

Указанный амперметр (цифровой) производится с повышенной проводимостью тока. Максимальное давление устройство выдерживает в 80 кПа. Минимальная допустимая температура амперметра равняется -10 градусов. Повышенной влажности указанный не боится. Устанавливать его рекомендуется рядом с источником тока. Коэффициент деления равняется только 0.8. Максимальное давление амперметр (цифровой) выдерживает в 12 кПа. Потребляемый ток устройства составляет около 0.6 А. Триод используется фазового типа. Для бытового использования данная модификация подходит.

Устройство Lovat

Указанный амперметр (цифровой) делается на базе двухразрядного счетчика. Проводимость тока модели равняется только 2.2 мк. Однако важно отметить высокую чувствительность компаратора. Система индикации используется простая, и пользоваться прибором очень комфортно. Резисторы в этот амперметр (цифровой) установлены коммутируемого типа.

Также важно отметить, что они способны выдерживать большую нагрузку. Сопротивление шунта в данном случае не превышает 3 Ом. Процесс преобразования тока происходит довольно быстро. Резкое падение напряжения может быть связано только с нарушением температурного режима прибора. Допустимая влажность указанного амперметра равняется целых 70 %. В свою очередь максимальное разрешение составляет 10 мА.

Модель DigiTOP

Этот постоянного тока выпускается с опорными диодами. Счетчик в нем предусмотрен двухразрядного типа. Проводимость компаратора находится на отметке в 3.5 мк. Микроконтроллер применяется с выпрямителем. Чувствительность тока у него довольно высокая. Источником питания выступает обычная батарейка.


Резисторы используются в приборе коммутируемого типа. Стабилизатор в данном случае не предусмотрен. Триод установлен только один. Непосредственно преобразование тока происходит довольно быстро. Для бытового использования этот прибор подходит хорошо. Фильтры для увеличения точности измерения предусмотрены.

Если говорить про параметры вольтметра-амперметра, то важно отметить, что рабочее напряжение находится на уровне 12 В. Потребление тока в данном случае равняется 0.5 А. Минимальное разрешение представленного прибора составляет 1 мА. Сопротивление шунта располагается на отметке в 2 Ом.

Коэффициент деления вольтметра-амперметра только 0.7. Максимальное разрешение указанной модели составляет 15 мА. Непосредственно процесс преобразования тока занимает не более 340 мс. Допустимая ошибка указанного прибора располагается на уровне в 0.1 %. Минимальное давление система выдерживает в 12 кПа.

Эта конструкция описывает простой вольтметр, с индикатороми на двенадцати светодиодах. Данное измерительное устройство позволяет отображать измеряемое напряжение в диапазоне значений от 0 до 12 вольт с шагом в 1 вольт, причем погрешность в измерении очень низкая.

На трех операционных усилителях LM324 собраны компараторы напряжения. Их инверсные входы подсоединены к резисторному делителю напряжения, собранного на резисторах R1 и R2, через который на схему идет контролируемое напряжение.

На неинвертирующие входы операционных усилителей поступает опорное напряжение с делителя, выполненного на сопротивлениях R3 - R15. Если на входе вольтметра отсутствует напряжение, то на выходах ОУ будет высокий уровень сигнала и на выходах логических элементов будет логический ноль, поэтому светодиоды не светятся.

При поступление на вход светодиодного индикатора измеряемого напряжения, на определенных выходах компараторов ОУ установится низкий логический уровень, соответственно на светодиоды поступит высокий логический уровень, в результате чего загорится соответствующий светодиод. Для предотвращения подачи уровня напряжения на входе устройства имеется защитный стабилитрон на 12 вольт.

Этот вариант рассмотренной выше схемы отлично подойдет любому автовладельцу и даст ему наглядную информацию о состоянии заряда аккумуляторной батареи. В данном случае задействованы четыре встроенных компаратора микросборки LM324. Инвертирующими входами формируются опорные напряжения 5,6V, 5,2V, 4,8V, 4,4V соответственно. Напряжение аккумулятора напрямую поступает на инвертирующий вход через делитель на сопротивлениях R1 и R7.


Светодиоды выступают в роли мигающих индикаторов. Для настройки, вольтметр, подсоединяют к АКБ, затем регулируют переменный резистор R6 так, чтобы нужные напряжения присутствовали на инвертирующих выводах. Зафиксируйте индикаторные светодиоды на передней панели авто и нанесите рядом с ними напряжение аккумулятора, при котором загораются тот, или иной индикатор.

Итак, хочу сегодня рассмотреть очередной проект с применением микроконтроллеров, но еще и очень полезный в ежедневных трудовых буднях радиолюбителя. Это цифровое устройство на современном микроконтроллере. Конструкция его была взята из журнала радио за 2010 год и может быть с легкостью перестроена под амперметр в случае необходимости.

Это простая конструкция автомобильного вольтметра используется для контроля напряжения бортовой сети автомобиля и расчитана на диапазон от 10,5В до 15 вольт. В роли индикатора применены десять светодиодов.

Сердцем схемы является ИМС LM3914. Она способна оценить уровень входное напряжение и отобразить приблизительный результат на светодиодах в режиме точка или столбик.


Светодиоды выводят текущее значение напряжения аккумулятора или бортовой сети в режиме точки (вывод 9 не подключен или подсоединен на минус) или столбика (вывод 9 к плюсу питания).

Сопротивление R4 регулирует яркость свечения светодиодов. Резисторы R2 и переменный R1 образуют делитель напряжения. При помощи R1 осуществляется настройка верхнего порога напряжения, а при помощи резистора R3 нижнего.

Калибровка схемы делается по следующуму принципу. Подаем на вход вольтметра 15 вольт. Затем изменяя сопротивление R1, добивемся, зажигания светодиода VD10 (в режиме точка) или всех светодиодов(в режиме столбик).

Затем на вход подаем 10,5 вольт и R3 добиваемся свечения VD1. А затем увеличиваем уровень напряжение с шагом в половину вольта. Тумблер SA1 используется для переключения между режимами индикации точка/столбик. При замкнутом SA1 – столбик, при разомкнутом – точка.

Если напряжение на аккумуляторной батареи ниже уровня 11 вольт, стабилитроны VD1 и VD2 не пропускают ток, из-за чего светится только HL1, говорящий о низком уровне напряжения бортовой сети автомобиля.

Если напряжение лежит в интервале от 12 до 14 вольт, стабилитрон VD1 отпирает VT1. HL2 горит, указывая на нормальный уровень АКБ. Если напряжение батареи выше 15 вольт, стабилитрон VD2 отпирает VT2, и загорается светодиод HL3, показывающий значительное превышение напряжения в сети автомобиля.

В роли индикатора, как и в предыдущей конструкции, применены три светодиода.

При низком напряжении уровне загорается HL1. Если норма HL2. А более 14 вольт, вспыхивает третий светодиод. Стабилитрон VD1 формирует опорное напряжение для работы ОУ.

Цифровой вольтметр является довольно востребованным прибором. Предназначен он исключительно для определения напряжения, которое имеется в электрической цепи. Подключение цифрового вольтметра может осуществляться двумя способами. В первом варианте он устанавливается параллельно цепи. Второй способ подразумевает подсоединение прибора непосредственно к источнику электроэнергии. Особенность цифровых вольтметров заключается в удобстве использования. Дополнительно они имеют довольно большой показатель внутреннего сопротивления. Это крайне важно, поскольку данный параметр влияет на точность устройства.

Какие типы бывают?

Все вольтметры можно разделить по виду измеряемой величины. Основными типами считаются устройства постоянного, а также переменного тока. Первый вид, в свою очередь, делится на выпрямительные, а также квадратичные приборы. Дополнительно существуют импульсные вольтметры. Отличительной их особенностью является измерение радиоимпульсных сигналов. При этом замеры напряжения они могут проводить как постоянного, так и переменного тока.

Схема цифрового вольтметра

Обычная схема цифрового вольтметра основана на дискретных величинах. Важную роль в ней играет входное устройство. При этом управляющий прибор взаимодействует с цифровым отсчетным блоком через десятичные числа. Особенность входного устройства заключается в высоком делителе напряжения. Если работа сводится к определению переменного тока, то оно работает как обычный преобразователь. При этом на выходе получается постоянный ток.

В это время центральный блок занимается аналоговым сигналом. В данной системе он представлен в виде цифрового кода. Процесс преобразования свойственен не только вольтметрам, но и мультиметрам. В некоторых моделях устройств применяется двоичный код. В таком случае процесс получения сигнала значительно упрощается, и преобразование происходит значительно быстрее. Старые модели вольтметров работали исключительно с десятичными числами. При этом проводилась регистрация измерительной величины. Дополнительно схема цифрового вольтметра имеет в себе центральный блок, который отвечает за все важные узлы прибора.


Цифровые преобразователи вольтметров

На сегодняшний день существует множество различных типов преобразователей, которые устанавливаются в вольтметры. Наиболее распространенными считаются времяимпульсные модели. Дополнительно существуют кодоимпульсные преобразователи.

Отличительной их особенностью от прочих устройств является возможность заниматься поразрядным уравновешиванием. В это время частотно-импульсные модели такой привилегии лишены. Однако с их помощью можно проводить пространственное кодирование, а это в некоторых исследованиях может быть крайне важным. Особенно это касается замеров напряжения в закрытых цепях электричества.


Самодельные вольтметры

Вольтметр (цифровой) своими руками сделать можно. В первую очередь подбирают детектор, который предназначен для определения средневыпрямленного значения. При этом устанавливается он, как правило, рядом с преобразователем переменного тока. Минимум-напряжение детектором определяется от 100 МВ, однако некоторые модели способны распознавать силу тока до 1000 МВ. Дополнительно, для того чтобы сделать вольтметр (цифровой) своими руками, потребуется транзистор, который влияет на чувствительность устройства, а именно его порог. Связан он с уровнем квантовой амплитуды напряжения. Еще на чувствительность влияет дискретность прибора. Если напряжение составляет менее 100 МВ, то уровень сопротивления непременно растет и может составить, в конечном счете, 10 Ом.

Сопротивление электрической схемы

Сопротивление, которое образуется в системе, зависит от количества знаков в цепи. В данном случае следует понимать, что шкалы вольтметров могут сильно отличаться. Отношение измеряемой величины прямо пропорционально напряжению. Дополнительно нужно учитывать помехозащищенность, которая также влияет на сопротивление устройства. Тут следует отметить, что именно цифровой встраиваемый вольтметр отличается большими амплитудами.

В данном случае это оказывает большое влияние на возникновения помех в цепи. Наиболее частой причиной резкого скачка считают неправильную работу блока питания. При этом средняя частота устройства может нарушаться. Таким образом, на входе в цепи имелось, к примеру, 50 Гц, а на выходе получилось 10 Гц. Как результат, в соединительном проводе образуется сопротивление. Постепенно это приводит к утечке, а происходит это в месте, где находятся клеммы. В данном случае проблема может быть решена путем заземления этого участка. В итоге помехи переходят на входную цепь и частота в приборе стабилизируется.


Погрешности измерений

Погрешность измерений вольтметра напрямую связана с При этом следует учитывать напряжение наводки на выходе. Чаще всего помехи общего вида изменяют параметры сопротивления. В результате данный показатель может значительно уменьшиться. На сегодняшний день имеется три проверенных способа борьбы с разного рода помехами в вольтметрах. Первый прием заключается в применении проводов экранированного типа. При этом вход электрической цепи очень важно изолировать от оборудования.

Второй способ заключается в наличие интегрирующего элемента. В результате период помехи можно значительно уменьшить. Наконец, последним приемом принято считать установку специальных фильтров на вольтметры. Основной их задачей является повышение сопротивления в электрической цепи. В результате амплитуда помехи на выходе после блока значительно уменьшается. Также следует отметить, что многие системы преобразователей способны значительно увеличить скорость измерений. Однако при повышении производительности снижается точность регистрации данных. В итоге такие преобразователи могут быть причиной больших помех в электрической цепи.

Кодоимпульсные вольтметры

Кодоимплульсный цифровой вольтметр переменного тока работает по принципу поразрядного уравновешивания. При этом к данным устройствам применим метод компенсационного измерения напряжения. Процесс расчета в свою очередь осуществляется при помощи прецизионного делителя. Дополнительно рассчитывается опорное напряжение в электрической цепи.

В целом, компенсированный ток имеет несколько уровней. Согласно квантовой теории, исчисления производят в двоично-десятичной системе. Если использовать двухразрядный цифровой вольтметр для автомобиля, то напряжение распознается до 100 В. Весь процесс при этом осуществляется по командам. Особого внимания в работе заслуживает сравнение напряжений. Основано оно на принципе управляющих импульсов, а происходят они в системе через определенные интервалы времени. При этом есть возможность проводить переключение сопротивления одного делителя.

В результате на выходе происходит изменение предельной частоты. Одновременно есть возможность подключать отдельное устройство для сравнения показателей. Главное, не забывать учитывать размер делителя в звене. При этом сигнал устройства может не поступать. В итоге данные можно сравнить по положениям ключей. По сути, они являются кодом, который считывается вольтметром.


Упрощенная схема кодоимпульсного вольтметра-амперметра

Цифровой вольтметр-амперметр постоянного тока схематически можно представить в виде взаимодействующих элементов электрической цепи. Наиболее важным является входное устройство, которое играет роль источника опорного напряжения. Таким образом, прецизионный делитель связан с прибором сравнения.

В свою очередь, механизмы цифрового отсчета показывают сопротивление электрической цепи. Далее управляющие устройства способны напрямую взаимодействовать с входным прибором и проводить сравнения показателей напряжения сети. Наиболее просто процесс измерения можно представить в виде весов. При этом в системе часто бывают сбои. Связаны они по большей мере из-за неправильного сравнения.

Точность измерений

Точность измерений вольтметра-амперметра напрямую связана со стабильностью опорного напряжения. Дополнительно должен быть учтен порог прецизионного делителя во входном устройстве. Защита от помех в цепочке также берется во внимание. Для этого в самом начале электрической цепи имеется фильтр. В результате качество проведений лабораторных работ можно значительно улучшить.

Вольтметры с времяимпульсными типами преобразователей

Данные типы вольтметров используют специальные преобразователи, которые измеряют напряжение только в определенных интервалах времени. При этом учитываются импульсные колебания в электрической цепи. Дополнительно просчитывается средняя частота напряжения в системе. Для ее стабилизации, как правило, применяется дискретный сигнал, который посылается с выхода преобразователя.

При этом счетные импульсы способны значительно сократиться. На погрешность измерения вольтметров влияет множество факторов. В первую очередь это касается дискретизации сигнала. Также проблема может заключаться в нестабильности частоты. Связана она с порогом чувствительности электрической цепи. В результате сравнение напряжения устройством осуществляется нелинейно.

Простая схема вольтметра-амперметра с преобразователем

Цифровой вольтметр-амперметр с частотным преобразователем включает в обязательном порядке генератор, который следит за изменениями напряжения в электрической цепи. При этом измерение осуществляется поэтапно с интервалами. Генератор в электрической цепи используется линейного типа. Для сравнения полученных данных в устройстве имеется триггер. В свою очередь, для расчета частоты важно использовать счетчик, который принимает дискретный сигнал. Происходит это на выходе преобразователя вольтметра-амперметра. При этом учитывается величина предельного напряжения.

Непосредственно информация поступает на вход вольтметра-амперметра. На этом этапе осуществляется процесс сравнения, а когда возникает импульс, то система фиксирует нулевой уровень. Непосредственно сигнал в вольтметре-амперметре попадает на триггер, и в результате на выходе получается положительное напряжение. Возвращается импульс в исходное положение только после проведения устройством сравнения. При этом учитываются любые изменения предельной частоты, которые сформировались в данном промежутке времени. Также принимается во внимание коэффициент преобразования. Рассчитывается он исходя из показателя силы сигнала.

Дополнительно в формуле имеется счетный импульс, который появляется на выходе генератора. В результате напряжение может отображаться только при наличии определенных колебаний, которые возникают в электрической цепи. В конечном счете, сигнал должен дойти до выхода триггера и там считаться. При этом количество импульсов фиксируется в вольтметре-амперметре. Как результат, срабатывает индикатор, который оповещает о наличии напряжения.


Вольтметры двойного интегрирования

Цифровой вольтметр постоянного тока двойного интегрирования работает по принципу периодического повторения. При этом возврат исходного кода в цепи осуществляется автоматически. Работает данная система исключительно с постоянным током. При этом частота предварительно выпрямляется и подается на выходное устройство.

Погрешности дискретизации в вольтметрах не учитываются. Таким образом, могут возникнуть моменты несовпадений счетных импульсов. В результате на начало и конец интервала один параметр может сильно отличаться. Однако, как правило, погрешность не является критичной из-за работы преобразователя.

Особая проблема состоит именно в шумовой помехе. В результате она способна значительно искривить показатель напряжения. В конечном счете, это находит свое отображение в величине импульса, а именно его длительности. Таким образом, среди цифровых вольтметров данные типы не пользуются большой популярностью.

Придумать все самому не получается – пока знаний программирования микропроцессоров не достаточно (только учусь), а отставать не хочется. Серфинг Интернета дал несколько разных вариантов как по сложности схемотехники и выполняемых функций, так и самих процессоров. Анализ ситуации на местных радиорынках и трезвый подход (покупать то что по карману; делать то, что реально сможешь, а процесс изготовления да время настройки не затянется на неограниченное время) остановил мой выбор на схеме вольтметра описанного на www. CoolCircuit.com.

Итак, нижеприведенная принципиальная схема уже исправлена . Прошивка осталась родная (main.HEX - приобщаю).

Те, кто процессоры «держит в руках часто» дальше могут не читать, а остальным, особенно кто в первый раз, расскажу, как все сделать хоть и не оптимально (да простят мне профессионалы стиль изложения), но в итоге правильно.
Итак, для справки: семейство процессоров РІC на 14 ножек имеют разную распиновку поэтому нужно проверить подходит ли имеющийся у Вас программатор с панельками под этот чип. Обратите внимание именно на 8-пиновую панельку, как правило, именно она и подходит, а крайние справа выводы просто висят. Я пользовался обычным программатором «PonyProg» .

Следует учесть при пограммировании РІС важно не затереть калибровочную константу внутреннего генератора чипа ибо внешний кварц здесь не используется. Она записана в последней ячейке (адресе) памяти процессора. Если использовать IcProg, выбрав тип МК, то в окне – «Адрес программного кода» в последней строке обозначенной адресом - 03F8 крайние справа четыре символа и есть указанная индивидуальная константа. (Если микросхема новая и ни разу не программированная то после кучи символов 3FFF – последним будет что то типа 3454 – это самое то).

Чтобы расчет показаний вольтметра соответствовал истине, все сделать правильно и понять процесс происходящего предлагаю хоть не оптимальный но надеюсь понятный алгоритм:

Перед программированием МК, необходимо в IcProg сначала дать команду «Читать все» и посмотреть на вышеуказанную ячейку памяти – там будет значится индивидуальная константа этого чипа. Ее надо переписать на бумажку (в памяти не держать!- забудешь).
- загрузить программный файл прошивки МК – с расширением *.hex (в даном случае -"main.hex") и проверить какая константа записана в той же ячейке в данном программном продукте. Если она отличается – поставить курсор и ввести туда данные, ранее записанные на бумажке.
- нажимаем команду программировать - после появившегося вопроса типа: «использовать ли данные осцилятора из файла» – соглашаетесь. Ибо Вы уже проверили, что там то что надо.

Еще раз прошу прощения у тех, кто программирует много и так не делает, но я пытаюсь донести до начинающих информацию о достаточно важном программном элементе данного микропроцессора и не потерять его из-за разных иногда совсем непонятных, а то и необъяснимых потом ситуаций. Особенно если дрожащими от волнения руками воткнул чип в только что сооруженный и впервые соединенный с компом программатор и, волнуясь, нажимаешь кнопку программировать, а оное чудо техники начинает еще и непонятные вопросы задавать – вот тут то все неприятности и начинаются.

Итак, если все этапы пройдены верно, – микросхема МК готова к использованию. Дальше дело техники.
От себя хочу добавить, что транзисторы здесь не критичные – подходят любые р-n-р структуры, в т.ч. советские, в пластмассовом корпусе. Я использовал выпаянные из импортной бытовой техники после проверки на соответствие структуры проводимости. В этом случае присущ еще один нюанс – расположение вывода базы транзистора может быть по середине корпуса или с краю. Для работы схемы это безразлично, нужно только соответственно формировать выводы при пайке. Постоянные резисторы для делителя напряжения – именно указанного номинала. Если найти импортный подстроечный резистор на 50 кОм не удастся, то советского производства желательно взять чуточку больше - 68 кОм, а 47 кОм брать не рекомендую ибо в случае одновременного совпадения пониженных номиналов - потеряется расчетное соотношение сопротивлений делителя напряжения, которое может быть трудно исправить подстоечником.

Как я уже писал у моего блока питания два плеча – поэтому сделал сразу два вольтметра на одной плате, а индикаторы вывел на отдельную плату для экономии места на лицевой панели. Развел под обычные элементы. Файлы с разводкой плат, исходник и hex прилагаются в архиве. У Вас - SMD, то переделать ее не трудно, если надо обращайтесь.

Для тех, кто захочет повторить этот вольтметр и имеет, как у меня, двухполярный блок питания с общей средней точкой - напоминаю о необходимости питания обоих вольтметров от двух отдельных (гальванически разделенных) источников. Скажем - отдельных обмоток сылового трансформатора или, как вариант – импульсный преобразователь, но обязательно с двумя обмотками по 7 Вольт (нестабилизированных). Для тех, кто будет делать «импульсник»: ток потребления вольтметра от 70 до 100 мА в зависимости от размера и цвета индикатора. Иначе никак ибо на порт МК нельзя подавать отрицательное напряжение.
Если кому понадобится и схема преобразователя, спрашивайте на форуме, я сейчас над этим вопросом работаю.

Архив с нужными даными и печатками в SLayout-5rus:
▼ ⚖ 33,04 Kb ⋅ ⇣ 745

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.

Переделка вольтметра с AliExpress в амперметр.

Заказал себе пару цифровых мини вольтметров. Пришли через месяц в пупырке и антистатических пакетах. Проверил все рабочие в о общем все нормально. Мне были нужны небольшие размеры корпуса вольтметра для изготовления измерительного мини стенда.
Технические характеристики от продавца:
Цвет дисплея: красный
Два провода диапазон измерения: DC 4.7 ~ 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 добавить амперметр в китайский вольтметр

Получил с AliExpress парочку электронных встраиваемых вольтметров модели V20D-2P-1.1 (измерение постоянного напряжения), цена вопроса 91 цент штука. В принципе можно сейчас и дешевле найти (если хорошо поискать), но не факт что это не будет в ущерб качеству сборки прибора. Вот его характеристики:

  • рабочий диапазон 2,5 В — 30 В
  • цвет свечения красный
  • габаритный размер 23 * 15 * 10 мм
  • дополнительного питания не требует (двухпроводной вариант)
  • есть возможность подстройки
  • частота обновления: около 500 мс/время
  • обещанная точность измерения: 1% (+/-1 разряд)

И всё было бы хорошо, поставил по месту и пользовался, да попалась на глаза информация о возможности их доработки – добавление функции измерения тока.

Цифровой китайский вольтметр

Приготовил всё необходимое: двухполюсной тумблер, выводные резисторы – один МЛТ-1 на 130 кОм и второй проволочный на 0,08 Ом (изготовил из нихромовой спирали диаметром 0,7 мм). И целый вечер согласно найденной схемы и руководства по её реализации соединял это хозяйство проводами с вольтметром. Безрезультатно. То-ли догадливости в понимании недосказанного и недочерченного в найденном материале не хватило, то ли имели место отличия в схемах. Вольтметр не работал никак вообще.

Подключаем модуль цифровой вольтметр

Пришлось выпаивать индикатор и изучать схему. Тут уже требовался не маленький паяльник, а махонький, так, что повозился изрядно. Зато в течении следующих пяти минут, когда вся схема стала доступна обзору, всё–всё понял. В принципе знал, что с этого и нужно начинать, но уж очень хотелось решить вопрос «по лёгкому».

Схема доработки V-метра

Схема доработки: амперметр в вольтметр

Так родилась эта схема соединения дополнительных электронных компонентов с уже существующими в схеме вольтметра. Отмеченный синим цветом штатный резистор схемы подлежит обязательному удалению. Скажу сразу отличия от других схем приведённых в интернете нашёл, например соединение подстроечного резистора. Всю схему вольтметра перерисовывать не стал (повторять не собираюсь), начертил только ту часть, которая необходима для доработки. То, что питание вольтметра нужно делать отдельным считаю очевидным, всё-таки начало отсчёта в показаниях должно начинаться с нуля. В дальнейшем выяснилось, что питание от батарейки или аккумулятора не подойдет, ибо токопотребление вольтметра при напряжении в 5 вольт составляет 30 мА.

Плата — модуль китайский вольтметр

После сборки вольтметра взялся за суть действа. Мудрствовать не буду, просто покажу и расскажу, что с чем соединить, чтобы всё получилось.

Пошаговая инструкция

Итак, действие первое – из схемы выпаивается СМД резистор сопротивлением 130 кОм стоящий на входе плюсового провода питания, между диодом и подстроечным резистором 20 кОм.

Подключаем резистор в вольтметр-амперметр

Второе. На освободившейся контакт, со стороны подстроечника припаивается провод желаемой длины (для пробы удобно 150 мм и лучше красного цвета)

Выпаять СМД резистор

Третье. На дорожку соединяющую резистор 12 кОм и конденсатор, с «земляной» стороны припаивается второй провод (например синий).

Испытание новой схемы

Теперь согласно схемы и этого фото «вешаем» на вольтметр дополнение: тумблер, предохранитель и два резистора. Тут главное правильно подпаять вновь установленные красный и синий провода, впрочем, не только их.

Блок вольтметр переделываем в А-метр

А вот тут проводов побольше, хотя всё и просто:

«полезная нагрузка» — парой соединительных проводов подсоединён э/двигатель
«отдельное питание вольтметра» — аккумулятор с ещё двумя проводами
«выход блока питания» — ещё парочка проводов

После подачи питания на вольтметр сразу высветилось «0,01», после подачи питания на электродвигатель измеритель в режиме вольтметра показал напряжение на выходе блока питания равное 7 вольтам, затем переключил в режим амперметра. Переключение производил при отключении подачи питания на нагрузку. В дальнейшем вместо тумблера поставлю кнопку без фиксации, так безопасней для схемы и удобней для эксплуатации. Порадовало то, что всё заработало с первой попытки. Однако показания амперметра были отличные от показаний на мультиметре больше чем в 7 раз.

Китайский вольтметр — амперметр после переделки

Тут и выяснилось, что проволочный резистор вместо рекомендованного сопротивления 0,08 Ом имеет 0,8 Ом. Ошибся в измерении при его изготовлении в подсчёте нулей. Вышел из положения так: крокодил с минусовым проводом с нагрузки (оба чёрные) подвинул по распрямлённой нихромовой спирали в сторону входа с блока питании, тот момент, когда показания мультиметра и доработанного теперь уже ампервольтметра совпали и стали моментом истины. Сопротивление задействованного участка нихромовой проволоки составило 0,21 Ом (мерил приставкой к мультиметру на пределе «2 Ом»). Так что это даже и не плохо получилось, что вместо 0,08 резистор получился 0,8 Ом. Тут как не считай, по формулам, всё равно придётся подгонять. Для наглядности результат своих хлопот записал на видеоролик.

Видео

Приобретение данных вольтметров считаю удачным, вот только жаль, что их нынешняя цена в том магазине сильно выросла, без малого 3 доллара за штуку. Автор Babay iz Barnaula.

Вольтметр и амперметр

Основное назначение измерительных модулей

Самыми известными измерительными приборами, которые используются как в бытовых, так и в производственных условиях считаются вольтметр и амперметр. Главная их функция — это получения известных параметров электрического тока. Исходя из названия описываемых приборов можно сделать вывод какие именно измерения ими можно проводить. Если это вольтметр, то его задачей является измерение напряжения и так называемой электродвижущей силы. Именно такое определение и заключат в себе Вольт. В случае с амперметром — это I или сила тока в рабочей электрической цепи.

У вольтметра практически всегда большее сопротивление обмоток в. Это существенное имеющиеся в конструкции отличие от амперметра. Существует и иной вариант, когда имеет место наличие дополнительного сопротивления в принципиальной, технической схеме. Выглядит это так:

 

Точность измерений

Если говорить о конструктивном исполнении двух приборов, то внешнее их сходство очевидно. Как, впрочем, и основополагающий принцип их работы. Он базируется на двухстороннем взаимодействии двух полей — магнитного с одной и электрического с другой стороны. Именно это и объясняет колебания стрелки на цифровой шкале в ходе измерительных манипуляций. Но на этом их сходства заканчиваются. Дело в том, что модули производят измерения разных характеристик тока в электрической цепи. При этом, например, амперметр обязательно будет иметь минимальное сопротивление. В противном в ходе измерительного процесса прибор правильных данных не покажет. А выдаст он только сильно искажённые данные по причине неточного значения в электрической цепи силы тока. Если исходить из существующих теоретических обоснований, то сопротивление у амперметра обязательно будет равняться – 0. Добиться такого на практике практически нереально — у них всегда своя особенная чувствительность. Масштабы устройств в данном случае могут быть совершенно разными. У них на шкале указываются миллиамперы (мА), килоамперы или же собственно – амперы (А).

Совершенно противоположный рабочий принцип положен в устройство вольтметров. Здесь для того чтобы электрическое напряжение гарантировано было стабильным, приходиться производить значительное уменьшение параметра I (силы тока). Опять же согласно существующей теории для максимально точных показаний снимаемых с прибора придётся создать особые условия. Они должны позволить сопротивлению у вольтметра стремиться к бесконечности. Сделать это на практике также сложно. Но вывод здесь один — точность проводимых измерений напряжения вольтметром напрямую зависит от параметра сопротивления (чем он выше, тем лучше).

Методы подключения

Важно упомянуть о том, что способы подключения обычного амперметра и вольтметра несхожи. Они принципиально отличаются между собой. Это обусловлено прежде всего разными конструктивными особенностями. Выполняемые задачами также не имеют сходства. Так, вольтметр подключается при соблюдении принципа параллельности относительно измеряемого участка электрической цепи. Таким образом будут получены максимально точные показатели напряжения – U. Если же произвести подключение так называемым "методом последовательного соединения", то тогда будут получены силы тока или I.

Обязательно необходимо запомнить, что амперметр может выйти из строя по причине внезапного короткого замыкания. Возникнуть такая ситуация может из-за подключения прибора напрямую к источнику питания. Делать это строго запрещено. А вот поступить таким образом с вольтметром уже можно. Его подсоединение к открытым выводам (например, контактным клеммам) электрического тока КТ (короткого замыкания) не спровоцирует.

Как подключить амперметр переменного тока?

Смотрите также обзоры и статьи:

Чтобы узнать, как подключать амперметр переменного тока к сети или к лабораторному блоку питания, необходимо для начала понять, что представляет собой данный прибор, как выглядит и какие функции исполняет.

Что такое амперметр?

Это универсальный прибор, как аналоговой, так и цифровой индикации, которым определяется значение силы АС/DC. Чаще всего (в простых моделях) – постоянного значения до 10 ампер. Однако есть и те модели, которые отлично справляются с измерением постоянного тока.

На аналоговых результат выдается в виде колебаний стрелкой на линейно-радиальной шкале. Измерения происходят плавно. А вот цифровой, который больше похож на небольшой электронный термометр с жидкокристаллическим дисплеем и контактным щупом, измеряет силу AC/DC рывкообразно, поэтому необходимо следить за устройством и вовремя запомнить и «словить» наивысший показатель, который и будет соответствовать искомому значению.

Принцип действия амперметров

Чтобы подключать амперметр постоянного тока, нужно знать несколько особенностей об этих измерительных приборах.

Как минимум то, что эффективное значение силы переменного тока измеряют электромагнитными амперметры, принцип действия которых такой же, как и магнитоэлектрических, а разница лишь в том, что рамка и магнит в них поменяны местами и вторые более точные и предназначены для измерения только постоянных токов (одного направления).

Теория и практика дают одинаковый результат, эффективное значение силы синусоидального тока в SQRT в два раза меньше максимального значения.

Поэтому очевидно, что выпрямленный синусоидальный переменный является постоянным пульсирующим током с таким же эффективным значением, как и переменное, которое можно измерить магнитоэлектрическим амперметром с достаточно высокой точностью.

Опираясь на вышесказанное, можно сделать вывод, что ток, который выходит из штатного РР кабовского двигателя успешно можно измерять учебным лабораторным амперметром со шкалой 2А и точностью близкой к 0,08А.

Амперметр покажет эффективное значение, ведь важно знать количество электричества, которое пройдет через аккумулятор.

Вольтметр в моменты остановок информируют о степени зарядки. AC/DC от РР постоянный пульсирующий. В таких случаях магнитоэлектрические приборы вследствие инерционности механики показывают не пиковые значения, а промежуточные - равные по воздействию и значению соответствующем постоянному току.

Измерительные приборы не относятся к потребителям тока. Активное сопротивление магнитоэлектрического прибора если и выполняет какую-то роль, то только "вредную" - от нагрева рамка и ось прибора расширяются, что снижает точность измерений.

Чтобы проверить устройство, можно попробовать к нему подключать мощный светодиод и наблюдать, как изменяется значение силы АС/DC в переменной лямбде. Если самостоятельно данный процесс не выходить реализовать – рекомендуем обратиться к специалистам, ведь неосторожное обращение с электричеством заканчивается плачевно!

ПОДХОДЯЩИЕ ТОВАРЫ

Поделиться в соцсетях

Схема амперметра на светодиодах (светодиодный индикатор тока)

Цифровой амперметр на светодиодах – удобный способ отображения информации, при котором имеет значение не только модуль измеряемой величины (что, кстати, значительно удобнее определять не по отклонению стрелочного индикатора, а по величине столбчатой диаграммы, или при помощи мини-дисплея), но и частоту изменения этого параметра.

Описание схемы

Светодиоды не отличаются большой мощностью, 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, при номинальном диапазоне значений в 40…60 мА.

Вариант внешнего вида амперметра на светодиодах в столбик

Количество использованных светодиодов определит пороговое значение тока, при котором в работу будет включаться один из светодиодов. В качестве операционного усилителя можно использовать LM3915, либо подходящий по параметрам микроконтроллер. На вход будет подаваться напряжение через любой низкоомный резистор.

Удобно отражать результаты измерения в виде столбчатой диаграммы, где весь, практически используемый диапазон тока будет разделяться на несколько сегментов по 5…10 мА. Плюсом LED является то, что в схеме можно использовать элементы разного цвета – красного, зелёного, синего и т.д.

Для работы цифрового амперметра потребуются следующие компоненты:

  1. Микроконтроллер типа PIC16F686 с АЦП на 16 бит.
  2. Настраиваемые джамперы для выхода конечного сигнала. Можно, как альтернативу, применить DIP-переключатели, которые используются в качестве электронных шунтов или сигнальных замыканий в обычных электронных цепях.
  3. Источник питания постоянного тока, который рассчитан на рабочее напряжение от 5 до 15 В (при наличии стабильного напряжения, что контролируется вольтметром, подойдёт и 6 В).
  4. Контактная плата, где можно разместить до 20 светодиодов типа SMD.
Электрическая схема амперметра на LED источниках

Последовательность размещения и монтажа амперметра

Входной сигнал по току (не более 1 А) подаётся от стабилизированного блока питания через шунтирующий резистор, допустимое напряжение на котором не должно быть более 40…50 В. Далее, проходя через операционный усилитель, сигнал поступает на светодиоды. Поскольку значение тока во время прохождения сигнала изменяется, то соответственно будет изменяться и высота столбика. Управляя током нагрузки, можно регулировать высоту диаграммы, получая результат с различной степенью точности.

Монтаж платы с SMD-компонентами, по желанию пользователя, можно размещать либо горизонтально, либо вертикально. Смотровое окошко перед началом тарировки необходимо перекрывать тёмным стеклом (подойдёт фильтр с кратностью 6…10х от обычной сварочной маски).

Тарировка цифрового амперметра состоит в подборе минимального значения нагрузки по току, при которой светодиод будет светиться. Варьирование настройки производится экспериментально, для чего в схеме предусматривается резистор с небольшим (до 100 мОм) сопротивлением. Погрешность показаний такого амперметра обычно не превышает нескольких процентов.

Вы знали, что можно переделать старый вольтметр в амперметр? Как это сделать — смотрите видео:

Как настраивать регулировочный резистор

Для этого последовательно устанавливают силу тока, которая проходит через определённый светодиод. В качестве контрольного прибора можно использовать обычный тестер. Вольтметр включается в схему перед микроконтроллером, а амперметр – после него. Для исключения влияния случайных пульсаций подключается также сглаживающий конденсатор.

Практическим плюсом изготовления прибора своими руками (светодиодов не должно быть менее четырёх) является устойчивость схемы при значительных изменениях первоначально заданного диапазона силы тока. В отличие от обычных диодов, которые при коротком замыкании выйдут из строя, светодиоды просто не загораются.

Св-диоды как измерители тока в аккумуляторной батарее автомобиля, не только экономят заряд и сохраняют аккумуляторы, но и позволяют более удобным способом считывать показания.

Аналогичным образом можно построить и цифровой вольтметр. В качестве источников света для такого варианта применения подойдут элементы на 12 В, а наличие дополнительного шунта в схеме вольтметра позволит более рационально использовать всю высоту столбчатой диаграммы.

Понравилась статья? Расскажите о ней! Вы нам очень поможете:)

Материалы по теме:

Измерение тока

- Почему мы хотим преобразовать вольтметр в амперметр или наоборот?

Приборы с подвижной катушкой - это приборы для измерения чистого тока: катушка находится внутри магнитного поля, поэтому ток вызывает в ней импульс. Поскольку катушка может двигаться, она следует этому импульсу, но есть также пружина, создающая противодействие. Таким образом, катушка поворачивается только на определенный угол, который зависит от силы тока. Игла, прикрепленная к катушке, позволяет считывать ток, соответствующий этому углу.

Если вы хотите измерить напряжение, вы можете подключить резистор последовательно с прибором. Напряжение вызывает определенный ток, который затем измеряется.


С другой стороны, измерительное устройство внутри цифрового мультиметра (DMM) - это устройство для измерения чистого напряжения.

Если вы хотите измерить токи, вы вставляете резистор в линию и измеряете падение напряжения на нем.


Дело в том, что у устройства обычно есть определенный диапазон.Вам нужна схема, чтобы сопоставить входной диапазон и тип (напряжение, ток) с диапазоном и типом, принятыми измерительным устройством.


Наконец, ваш вопрос:

Почему в лабораторных экспериментах мы хотим преобразовать вольтметр в амперметр и наоборот? Какова наша главная цель здесь, что мы делаем?

Во-первых, я надеюсь, вы знаете разницу между напряжением и током, и что вы обычно не можете получить одно из другого.Вы определенно хотите иметь возможность измерить и то, и другое.

Обычно у вас нет вольтметра или амперметра, но есть устройство, в котором вы можете выбрать тип входа и диапазон. Так что обычно нет необходимости переделывать его самостоятельно!

Иногда невозможно измерить желаемый тип. Например, невозможно вставить амперметр в дорожку на печатной плате. В этом случае вы можете измерить падение напряжения на резисторе на вашей печатной плате и самостоятельно преобразовать его в ток.

Я помню, что у нас был чистый амперметр, который может измерять некоторые пикоампера с высокой точностью.Если вы хотите измерить несколько микровольт, стандартный вольтметр может не измерить их точно. А вот этот амперметр был бы, если преобразовать его в вольтметр резистором.

Однако вы, возможно, самостоятельно переделали свое устройство во время практического курса, чтобы узнать, как оно работает. И у каждого устройства есть свои недостатки (вольтметры не должны потреблять ток, но они есть. Амперметры не должны падать напряжение, но они это делают), и вы, возможно, исследовали это во время курса.

Переделка гальванометра в амперметр и вольтметр | Примечания, видео, контроль качества и тесты | 12 класс> Физика> Схема постоянного тока

Преобразование гальванометра в амперметр и вольтметр
Преобразование гальванометра в амперметр и вольтметр
Преобразование гальванометра в амперметр
преобразование гальванометра в амперметр

Амперметр - это прибор, используемый для измерения тока, проходящего через цепь. Гальванометр можно превратить в амперметр, подключив параллельно гальванометру низкоомный шунт.

Пусть G - сопротивление гальванометра, I - максимальный ток, измеряемый амперметром, а I g - максимальный ток, который может пройти через гальванометр. Тогда (I-I g ) - это ток, проходящий через шунт, S.

Поскольку G и S соединены параллельно,

\ begin {align *} \: \ text {p.d. поперек S} = \ text {p.d. поперек G} \\ (I - I_g) S & = I_g G \\ S & = \ frac {I_g} {I - I_g} \ times G \\ \ end {align *}

Это значение шунта, который подключен параллельно гальванометру, и это соединение преобразуется в амперметр диапазона (0 - I) ампер. Эффективное сопротивление амперметра R A равно

\ begin {align *} \ frac {1} {R_A} & = \ frac {1} {G} + \ frac {1} {S} \\ \ text {or} \: R_A & = \ frac {GS} {G + S} \\ \ end {align *}

Итак, сопротивление амперметра меньше, чем S.Поскольку S имеет низкое сопротивление, сопротивление амперметра R A очень низкое, и когда он включен в цепи последовательно, это не повлияет на ток, проходящий через цепь.

Преобразование гальванометра в вольтметр
Преобразование гальванометра в вольтметр

Вольтметр - это устройство, используемое для измерения разности потенциалов между двумя точками в цепи. Гальванометр можно преобразовать в вольтметр, подключив последовательно к гальванометру резистор с высоким сопротивлением, называемый умножителем.

Пусть G - сопротивление гальванометра, а I g - максимальное отклонение гальванометра. Чтобы измерить максимальное напряжение V с помощью вольтметра, последовательно подключают высокое сопротивление R. Итак,

\ begin {align *} V & = I_g (R + G) \\ \ text {или,} \: I_g R & = V - I_g G \\ \ text {or,} \: R & = \ frac {V} {I_g} - G \\ \ end {align *}

Это уравнение дает значение сопротивления R, которое последовательно подключено к гальванометру и преобразуется в вольтметр с диапазоном 0 - В вольт.Эффективное сопротивление вольтметра R v = R + G. Поскольку R высокое, сопротивление вольтметра R v высокое и он не будет потреблять много тока из цепи.

Омметр
Омметр

Омметр - это устройство, которое используется для измерения сопротивления. Он состоит из измерителя, резистора и источника, подключенных последовательно, как показано на рисунке. Измеряемое сопротивление R подключается между клеммами x и y. Серия R переменная, она регулируется так, чтобы при коротком замыкании клемм x и y (т.е.е. когда R = 0), счетчик отклоняется на полную шкалу. Когда к клеммам x и y ничего не подключено, так что цепь между x и y разомкнута (т.е. когда R → ∞), нет тока и отклонения. Для любого значения R отклонение измерителя зависит от значения R, и шкала измерителя может быть откалибрована для чтения сопротивления, поэтому эта шкала показывает обратное значение по сравнению со шкалой, показывающей ток.

Делитель потенциала
Делитель потенциала

Делитель потенциала - это набор резисторов, включенных последовательно через заданную p.d. чтобы обеспечить известную долю разности потенциалов. На рисунке показан делитель потенциала с сопротивлением R 1 и R 2 поперек п. о. of V.

\ begin {align *} \ text {Текущий ток, I в цепи определяется как} \\ I & = \ frac {V} {R_1 + R_2} \\ \ text {Тогда p.d. по горизонтали,} \: R_1, V_1 = IR_1 = \ frac {R_1} {R_1 + R_2} V \\ \ text {Доля V, полученная по ширине} \: R_1 \ text {is} \: \ frac {R_1} { R_1 + R_2} \\ \ text {If} \: R_1 = 10 \ mho \ text {и} \: R_2 = 90 \ mho, \ text {then} \: V_1 = \ frac {10} {90 + 10} V = \ frac {10 V} {100} = \ frac {V} {10} \\ \ end {align *}

В качестве делителя потенциала можно использовать резистор со скользящим контактом, как показано на рисунке.Такое расположение обеспечивает непрерывно изменяемый p.d. от нуля до полной стоимости предложения.

Ссылка

Ману Кумар Хатри, Манодж Кумар Тапа, Бхеша Радж Адхикари, Арджун Кумар Гаутам, Парашу Рам Пудел. Принципы физики . Катманду: публикация Ayam PVT LTD, 2010.

S.K. Гаутам, Дж. М. Прадхан. Учебник по физике . Катманду: публикация Сурьи, 2003.

.

21.4 Вольтметры и амперметры постоянного тока - College Physics: OpenStax

Сводка

  • Объясните, почему вольтметр нужно подключать параллельно цепи.
  • Нарисуйте схему, показывающую правильно подключенный амперметр в цепь.
  • Опишите, как гальванометр можно использовать как вольтметр или амперметр.
  • Найдите сопротивление, которое необходимо включить последовательно с гальванометром, чтобы его можно было использовать в качестве вольтметра с заданными показаниями.
  • Объясните, почему измерение напряжения или тока в цепи никогда не может быть точным.

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. Рис. 1.) Внутренняя конструкция простейшего из этих счетчиков и то, как они подключены к системе, которую они контролируют, позволяют лучше понять применение последовательного и параллельного подключения.

Рис. 1. Датчики топлива и температуры (крайний правый и крайний левый, соответственно) в этом Volkswagen 1996 года представляют собой вольтметры, которые регистрируют выходное напряжение «передающих» устройств, которое, как мы надеемся, пропорционально количеству бензина в баке и температура двигателя. (Фото: Christian Giersing)

Вольтметры подключаются параллельно к любому устройству, которое необходимо измерить. Параллельное соединение используется, потому что объекты, находящиеся параллельно, испытывают одинаковую разность потенциалов. (См. Рисунок 2, 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 3, где амперметр обозначен символом A.)

Рис. 2. (a) Для измерения разности 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 напрямую через ЭДС без учета его внутреннего сопротивления, r . (b) Используемый цифровой вольтметр. (кредит: Messtechniker, Wikimedia Commons) Рисунок 3. Амперметр (A) включен 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 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. Прохождение тока через гальванометр, [латекс] \ boldsymbol {I _ {\ textbf {G}}} [/ latex], 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 полного отклонения стрелки гальванометра , максимальный ток, который может измерить прибор.Например, гальванометр с текущей чувствительностью [латекс] \ boldsymbol {50 \; \ mu \ textbf {A}} [/ latex] имеет максимальное отклонение стрелки, когда [латекс] \ boldsymbol {50 \; \ mu \ textbf {A}} [/ latex] проходит через него, считывает половину шкалы, когда [latex] \ boldsymbol {25 \; \ mu \ textbf {A}} [/ latex] проходит через него, и так далее.

Если такой гальванометр имеет сопротивление [латекс] \ boldsymbol {25 - \; \ Omega} [/ latex], то напряжение только [латекс] \ boldsymbol {V = IR = (50 \; \ mu \ textbf { A}) (25 \; \ Omega) = 1.25 \; \ textbf {mV}} [/ latex] производит показание 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 4 показано, как гальванометр можно использовать в качестве вольтметра, подключив его последовательно с большим сопротивлением, [латекс] \ boldsymbol {R} [/ латекс]. Значение сопротивления [латекс] \ boldsymbol {R} [/ латекс] определяется максимальным измеряемым напряжением.Предположим, вам нужно 10 В для полного отклонения вольтметра, содержащего [латексный] \ boldsymbol {25 - \; \ Omega} [/ latex] гальванометр с [латексным] \ boldsymbol {50 - \; \ mu \ textbf {A}} [/ latex] чувствительность. Затем 10 В, приложенное к измерителю, должно производить ток [латекс] \ boldsymbol {50 \; \ mu \ textbf {A}} [/ latex]. Общее сопротивление должно быть

[латекс] \ boldsymbol {R _ {\ textbf {tot}} = R + r =} [/ latex] [latex] \ boldsymbol {\ frac {V} {I}} [/ latex] [latex] \ boldsymbol { =} [/ latex] [латекс] \ boldsymbol {\ frac {10 \; \ textbf {V}} {50 \; \ mu \ textbf {A}}} [/ latex] [латекс] \ boldsymbol {= 200 \ ; \ textbf {k} \ Omega \; \ textbf {или}} [/ latex]

[латекс] \ boldsymbol {R = R _ {\ textbf {tot}} - r = 200 \; \ textbf {k} \ Omega - 25 \; \ Omega \ приблизительно 200 \; \ textbf {k} \ Omega} [ / латекс]

([латекс] \ boldsymbol {R} [/ latex] настолько велик, что сопротивлением гальванометра [латекс] \ boldsymbol {r} [/ latex] можно пренебречь. ) Обратите внимание, что 5 В, приложенное к этому вольтметру, вызывает отклонение в половину шкалы, создавая ток [латекс] \ boldsymbol {25 - \; \ mu \ textbf {A}} [/ latex] через измеритель, и поэтому показания вольтметра пропорционально напряжению по желанию.

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 4. Большое сопротивление R , включенное последовательно с гальванометром G, дает вольтметр, отклонение которого на всю шкалу зависит от выбора R . Чем больше измеряемое напряжение, тем больше должно быть R . (Обратите внимание, что r представляет собой внутреннее сопротивление гальванометра. )

Гальванометр как амперметр

Тот же гальванометр можно превратить в амперметр, разместив его параллельно небольшому сопротивлению [латекс] \ boldsymbol {R} [/ latex], которое часто называют шунтирующим сопротивлением , как показано на рисунке 5. Поскольку шунт сопротивление 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 A и содержит такой же [латекс] \ boldsymbol {25 - \; \ Omega} [/ latex] гальванометр с его чувствительностью [latex] \ boldsymbol {50 - \; \ mu \ textbf {A}} [/ latex] . Поскольку [латекс] \ boldsymbol {R} [/ latex] и [latex] \ boldsymbol {r} [/ latex] параллельны, напряжение на них одинаковое.

Эти [латекс] \ boldsymbol {IR} [/ latex] капли - это [latex] \ boldsymbol {IR = I_Gr} [/ latex], так что [latex] \ boldsymbol {IR = \ frac {I_G} {I} = \ frac {R} {r}} [/ latex]. Решая для [latex] \ boldsymbol {R} [/ latex] и отмечая, что [latex] \ boldsymbol {I_G} [/ latex] это [latex] \ boldsymbol {50 \; \ mu \ textbf {A}} [/ latex] и [latex] \ boldsymbol {I} [/ latex] равно 0.{-3} \; \ Omega}. [/ Латекс]

Рис. 5. Небольшое шунтирующее сопротивление R , помещенное параллельно гальванометру G, дает амперметр, отклонение которого на полную шкалу 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.

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 6 (a).) (Большое сопротивление, параллельное малому, имеет суммарное сопротивление, по существу, равное малому.) Если, однако, сопротивление вольтметра сопоставимо с сопротивлением измеряемого устройства, то два параллельно подключенных устройства имеют меньшее сопротивление, что существенно влияет на цепь. (См. Рисунок 6 (b).) Напряжение на устройстве не такое, как при отключении вольтметра от цепи.

Рис. 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 и устройство, и не оказывает заметного влияния измеряемая цепь.(b) Здесь вольтметр имеет такое же сопротивление, что и устройство ( R, Voltmeter, ≅ 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 7 (a).) Однако, если задействованы очень малые сопротивления нагрузки или если сопротивление амперметра не такое низкое, как должно быть, то общее последовательное сопротивление значительно больше, а ток в ветви измеряется уменьшается. (См. Рисунок 7 (b).)

Практическая проблема может возникнуть, если амперметр подключен неправильно. Если его подключить параллельно с резистором для измерения тока в нем, вы можете повредить измеритель; низкое сопротивление амперметра позволит большей части тока в цепи проходить через гальванометр, и этот ток будет больше, поскольку эффективное сопротивление меньше.

Рис. 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 и у 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 измерению цепей, 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 происходит 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.6} [/ латекс].

Проверьте свое понимание

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

Исследование PhET: комплект для конструирования цепей (только для постоянного тока), виртуальная лаборатория

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

Рис. 8. Комплект для конструирования цепей (только для постоянного тока), виртуальная лаборатория
  • 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 цепь.
  • Амперметр включается 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 измеряемую цепь и, таким образом, имеют ограниченную точность.

Концептуальные вопросы

1: Почему не следует подключать амперметр непосредственно к источнику напряжения, как показано на рисунке 9? (Обратите внимание, что скрипт E на рисунке обозначает ЭДС.)

Рис. 9.

2: Предположим, вы используете мультиметр (предназначенный для измерения диапазона напряжений, токов и сопротивлений) для измерения тока в цепи и случайно оставляете его в режиме вольтметра.Как измеритель повлияет на схему? Что бы произошло, если бы вы измеряли напряжение, но случайно перевели измеритель в режим амперметра?

3: Укажите точки, к которым можно подключить вольтметр для измерения следующих разностей потенциалов на Рисунке 10: (a) разность потенциалов источника напряжения; (b) разность потенциалов на [латексе] \ boldsymbol {R_1} [/ latex]; (c) через [латекс] \ boldsymbol {R_2} [/ latex]; (г) поперек [латекса] \ boldsymbol {R_3} [/ latex]; (e) через [латекс] \ boldsymbol {R_2} [/ latex] и [латекс] \ boldsymbol {R_3} [/ latex]. Обратите внимание, что на каждую часть может быть несколько ответов.

Рисунок 10.

4: Для измерения токов на Рисунке 10 вы замените провод между двумя точками на амперметр. Укажите точки, между которыми вы разместите амперметр для измерения следующего: (a) общий ток; (б) ток, протекающий через [латекс] \ boldsymbol {R_1} [/ latex]; (c) через [латекс] \ boldsymbol {R_2} [/ latex]; (г) через [латекс] \ boldsymbol {R_3} [/ латекс]. Обратите внимание, что на каждую часть может быть несколько ответов.

Проблемные упражнения

1: Какова чувствительность гальванометра (то есть, какой ток дает полное отклонение) внутри вольтметра, имеющего [латексный] \ boldsymbol {1.00 - \; \ textbf {M} \ Omega} [ / латекс] по шкале 30,0 В?

2: Какова чувствительность гальванометра (то есть, какой ток дает полное отклонение) внутри вольтметра, имеющего [латексный] \ boldsymbol {25. 0 - \; \ textbf {k} \ Omega} [ / латекс] по шкале 100 В?

3: Найдите сопротивление, которое необходимо подключить последовательно с \ boldsymbol [латексом] {25.0 - \; \ Omega} [/ latex] гальванометр с чувствительностью [латекс] \ boldsymbol {50.0 - \; \ mu \ textbf {A}} [/ latex] (такой же, как тот, который обсуждается в тексте), чтобы позволить он должен использоваться как вольтметр с показаниями полной шкалы 0,100 В.

4: Найдите сопротивление, которое необходимо подключить последовательно с [латексным] \ boldsymbol {25.0 - \; \ Omega} [/ latex] гальванометром, имеющим [латексный] \ boldsymbol {50.0 - \; \ mu \ textbf {A}} [/ latex] чувствительность (такая же, как та, которая обсуждается в тексте), позволяющая использовать его в качестве вольтметра с показаниями полной шкалы 3000 В.Включите принципиальную схему в свое решение.

5: Найдите сопротивление, которое необходимо разместить параллельно [латексному] \ boldsymbol {25. 0 - \; \ Omega} [/ latex] гальванометру с [латексным] \ boldsymbol {50.0 - \; \ textbf {A }} [/ latex] чувствительность (такая же, как та, что обсуждается в тексте), позволяющая использовать его в качестве амперметра с показаниями полной шкалы 10,0 A. Включите принципиальную схему в свое решение.

6: Найдите сопротивление, которое необходимо разместить параллельно символу [латекса] \ bold {25.0 - \; \ Omega} [/ latex] гальванометр с чувствительностью [латекс] \ boldsymbol {50.0 - \; \ mu \ textbf {A}} [/ latex] (такой же, как тот, который обсуждается в тексте), чтобы позволить он должен использоваться как амперметр с показаниями полной шкалы 300 мА.

7: Найдите сопротивление, которое должно быть подключено последовательно с [латексным] \ boldsymbol {10.0 - \; \ Omega} [/ latex] гальванометром с [латексным] \ boldsymbol {100 - \; \ mu \ textbf {A}} [/ latex] чувствительность, позволяющая использовать его в качестве вольтметра при: (а) полномасштабном показании 300 В и (б) 0. Полномасштабное считывание 300 В.

8: Найдите сопротивление, которое необходимо разместить параллельно [латексному] \ boldsymbol {10.0 - \; \ Omega} [/ latex] гальванометру с [латексным] \ boldsymbol {100 - \; \ mu \ textbf {A}} [/ latex] чувствительность, позволяющая использовать его в качестве амперметра с: (a) показанием полной шкалы 20,0 A и b) показанием полной шкалы 100 мА.

9: Предположим, вы измеряете напряжение на клеммах щелочного элемента на 1,585 В, имеющего внутреннее сопротивление [латекс] \ boldsymbol {0.100 \; \ Omega} [/ latex], поместив вольтметр [latex] \ boldsymbol {1.00 - \; \ textbf {k} \ Omega} [/ latex] на его клеммы. (См. Рис. 11.) (а) Какой ток течет? (b) Найдите напряжение на клеммах. (c) Чтобы увидеть, насколько близко измеренное напряжение на клеммах к ЭДС, рассчитайте их отношение.

Рис. 11.

10: Предположим, вы измеряете напряжение на клеммах литиевого элемента на 3. 200 В, имеющего внутреннее сопротивление [латекс] \ boldsymbol {5.00 \; \ Omega} [/ латекс], помещая [латекс] \ boldsymbol {1.{-5} \; \ Omega} [/ latex] по шкале 3,00 A и содержит гальванометр [латекс] \ boldsymbol {10.0 - \; \ Omega} [/ latex]. Какая чувствительность у гальванометра?

12: Вольтметр [латекс] \ boldsymbol {1.00 - \; \ textbf {M} \ Omega} [/ latex] устанавливается параллельно [латексному] \ boldsymbol {75.0 - \; \ textbf {k} \ Omega} [/ latex] резистор в цепи. (а) Нарисуйте принципиальную схему подключения. б) Каково сопротивление комбинации? (c) Если напряжение на комбинации остается таким же, как на [латексном] \ boldsymbol {75.0 - \; \ textbf {k} \ Omega} [/ latex] только резистор, каков процент увеличения тока? (d) Если ток через комбинацию остается таким же, как через резистор [latex] \ boldsymbol {75.0 - \; \ textbf {k} \ Omega} [/ latex], каково процентное снижение напряжения ? (e) Являются ли изменения, обнаруженные в частях (c) и (d), значительными? Обсуждать.

13: Амперметр [latex] \ boldsymbol {0,0200 - \; \ Omega} [/ latex] включен последовательно с резистором [latex] \ boldsymbol {10.00 - \; \ Omega} [/ latex] в схема.(а) Нарисуйте принципиальную схему подключения. (b) Рассчитайте сопротивление комбинации. (c) Если напряжение в комбинации остается таким же, каким оно было через резистор [latex] \ boldsymbol {10.00 - \; \ Omega} [/ latex], каков процент уменьшения тока? (d) Если ток сохраняется таким же, как через резистор [latex] \ boldsymbol {10.00 - \; \ Omega} [/ latex], то каков процент увеличения напряжения? (e) Являются ли изменения, обнаруженные в частях (c) и (d), значительными? Обсуждать.

14: Необоснованные результаты

Предположим, у вас есть гальванометр [latex] \ boldsymbol {40.0 - \; \ Omega} [/ latex] с чувствительностью [latex] \ boldsymbol {25.0 - \; \ mu \ textbf {A}} [/ latex]. (a) Какое сопротивление вы бы включили последовательно, чтобы его можно было использовать в качестве вольтметра с полным отклонением на 0,500 мВ? б) Что неразумного в этом результате? (c) Какие допущения ответственны?

15: необоснованные результаты

(a) Какое сопротивление вы бы поставили параллельно с символом [латекс] \ bold {40. 0 - \; \ Omega} [/ latex] гальванометр с чувствительностью
[латекс] \ boldsymbol {25.0 - \; \ mu \ textbf {A}} [/ latex], позволяющий использовать его в качестве амперметра с полное отклонение для [латекса] \ boldsymbol {10.0 - \; \ mu \ textbf {A}} [/ latex]? б) Что неразумного в этом результате? (c) Какие допущения ответственны?

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, выдающий 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
полный прогиб
максимальное отклонение стрелки гальванометра, также известное как чувствительность по току; гальванометр с полным отклонением [латекс] \ boldsymbol {50 \; \ mu \ textbf {A}} [/ latex] имеет максимальное отклонение стрелки, когда [латекс] \ boldsymbol {50 \; \ mu \ textbf {A}} [/ latex] проходит через него
шунтирующее сопротивление
небольшое сопротивление [латекс] \ boldsymbol {R} [/ latex], помещенное параллельно гальванометру G для получения амперметра; чем больше измеряемый ток, тем меньше должен быть [латекс] \ boldsymbol {R} [/ latex]; большая часть тока, протекающего через счетчик, шунтируется через [латекс] \ boldsymbol {R} [/ latex] для защиты гальванометра

Решения

Проверьте свое понимание

1: Поскольку цифровые счетчики требуют меньшего тока, чем аналоговые счетчики, они изменяют схему меньше, чем аналоговые счетчики. {-4} \; \ Omega} [/ латекс]

7: (a) [латекс] \ boldsymbol {3.00 \; \ textbf {M} \ Omega} [/ latex]

(b) [латекс] \ boldsymbol {2.99 \; \ textbf {k} \ Omega} [/ latex]

9: (a) 1,58 мА
(b) 1,5848 В (необходимо четыре цифры, чтобы увидеть разницу)

(c) 0,99990 (нужно пять цифр, чтобы увидеть разницу от единицы)

11: [латекс] \ boldsymbol {15.0 \; \ mu \ textbf {A}} [/ латекс]

13: (а)

Рисунок 12.{-1}} [/ latex] процентное увеличение

(e) Не имеет значения.

15: (a) [латекс] \ boldsymbol {-66.7 \; \ Omega} [/ латекс]

(b) У вас не может быть отрицательного сопротивления.

(c) Неразумно, что [latex] \ boldsymbol {I_G} [/ latex] больше, чем [latex] \ boldsymbol {I _ {\ textbf {tot}}} [/ latex] (см. Рисунок 5). Вы не можете добиться полного отклонения, используя ток, меньший, чем чувствительность гальванометра.

4.10: Амперметры и вольтметры - Physics LibreTexts

Для целей этого раздела не имеет значения, как на самом деле работает амперметр.Достаточно сказать, что через амперметр протекает ток, и стрелка перемещается по шкале, чтобы указать ток, или же ток отображается в виде чисел на цифровом дисплее. Чтобы измерить ток через какой-либо элемент цепи, амперметр, конечно же, помещается в серию с элементом . Обычно амперметр имеет довольно низкое сопротивление.

Недорогой вольтметр на самом деле просто амперметр, имеющий довольно высокое сопротивление. Если вы хотите измерить разность потенциалов на каком-либо элементе схемы, вы, конечно же, поместите вольтметр на этого элемента (т.е.е. в параллельно с ним ). Небольшая часть тока через элемент отводится через счетчик; измеритель измеряет этот ток, и, исходя из известного сопротивления измерителя, можно вычислить разность потенциалов - хотя на практике никто не делает никаких вычислений - шкала отмечена в вольтах. Размещение измерителя на элементе схемы фактически немного уменьшает разность потенциалов на элементе, то есть уменьшает то, что вы хотите измерить.Но поскольку вольтметр обычно имеет высокое сопротивление, этот эффект невелик. Существуют, конечно, современные (и более дорогие) вольтметры совершенно другой конструкции, которые вообще не потребляют ток и действительно измеряют разность потенциалов, но в этом разделе нас интересует часто встречающийся амперметр-вольтметр. Можно заметить, что потенциометр, описанный в предыдущем разделе, не принимает ток от интересующего элемента схемы и, следовательно, является настоящим вольтметром.

Существуют счетчики, известные как «мультиметры» или «авометры» (для ампер, вольт и омов), которые можно использовать как амперметры или вольтметры, и именно они рассматриваются в данном разделе.

Типичный недорогой амперметр дает полную шкалу отклонения (FSD), когда через него протекает ток 15 мА = 0,015 А. Его можно приспособить для измерения более высоких токов, подключив к нему небольшое сопротивление (известное как «шунт») .

Предположим, например, что у нас есть измеритель, который показывает FSD при токе 0.015 А протекает через него, а сопротивление счетчика составляет 10 \ (\ Omega \). Мы хотели бы использовать измеритель для измерения токов до 0,15 А. Какое значение сопротивления шунта мы должны приложить к измерителю? Что ж, когда общий ток составляет 0,15 А, мы хотим, чтобы 0,015 А протекала через измеритель (который затем показывает FSD), а оставшаяся часть, 0,135 А, протекала через шунт. При токе 0,015 А, протекающем через измеритель 10 \ (\ Omega \), разность потенциалов на нем составляет 0,15 В. Это также разность потенциалов на шунте, и, поскольку ток через шунт равен 0.135 А, сопротивление шунта должно быть 1,11 \ (\ Omega \).

Также можно использовать счетчик как вольтметр. Предположим, например, что мы хотим измерить напряжение (ужасное слово!) До 1,5 В. Мы помещаем большое сопротивление R в серии вместе с измерителем, а затем помещаем сопротивление измерителя плюс последовательно на разность потенциалов к измеренной. Полное сопротивление измерителя плюс последовательное сопротивление составляет (10 + R ), и он покажет FSD, когда ток через него равен 0.015 A. Мы хотим, чтобы это произошло, когда разность потенциалов на нем составляет 1,5 вольт. Это 1,5 = 0,015 × (10 + R ), поэтому R = 90 \ (\ Omega \).

Измерение сопротивления с помощью вольтметра и амперметра

Закон Ома

Электричество и магнетизм

Измерение сопротивления вольтметром и амперметром

Практическая деятельность для 14-16

Практика класса

Определение сопротивления по измерениям разности потенциалов (стр.г.) ​​и ток.

Аппаратура и материалы

  • Амперметр, от 0 до 1 А, постоянный ток
  • Вольтметр, (0-15 В), DC
  • Источник питания, низкое напряжение, постоянный ток
  • Лампа (12 В, 6 Вт) в держателе
  • Резистор (примерно 15 Ом, 10 Вт)
  • Прочие компоненты разные

Примечания по охране труда и технике безопасности

Прочтите наше стандартное руководство по охране труда

Напомните классу, что лампа нагревается, поэтому ее следует перемещать, только взявшись за патрон.

Процедура

  1. Установите показанную схему. Включите блок питания до тех пор, пока не появится п.о. на лампе - 12 В (нормальное рабочее напряжение).
  2. Снимите показания р.д. и ток.
  3. Рассчитайте сопротивление лампы при рабочей температуре.
  4. Теперь для нескольких различных значений p.d. измерьте ток через лампу. Постройте график ваших результатов; этот график известен как вольт-амперная характеристика лампы .
  5. Заменить лампу в цепи с резистором. Повторите эксперимент и рассчитайте его сопротивление. Снимите достаточно показаний, чтобы построить вольт-амперную характеристику .

Учебные заметки

  • Эта серия экспериментов должна дать студентам возможность попрактиковаться в снятии пары значений тока и разности потенциалов для различных компонентов, чтобы можно было рассчитать сопротивление компонента по формуле V / I = R.
  • Его также можно расширить, чтобы учащиеся отображали характеристики разности тока / разности потенциалов для таких компонентов, как угольный резистор, диод, светодиод (LED), термистор, якорь двигателя, электрический пожарный элемент (только питание 12 В !) и так далее.Студенты должны будут выбрать подходящие измерители, поскольку ток через некоторые из этих устройств может быть очень небольшим. Каждый член класса мог взяться за один компонент и представить свои результаты классу или создать настенный дисплей.
  • Некоторые вещи, которые кажутся не подчиняющимися закону Ома, могут действительно так поступать; например, вольфрамовая нить лампы. Сопротивление вольфрама увеличивается по мере того, как лампа нагревается, но если бы ее можно было поддерживать при постоянной температуре, ее сопротивление было бы постоянным.
  • Предлагаемые графики см. Ниже

Этот эксперимент был проверен на безопасность в январе 2007 г.

ресурсов

Загрузите лист поддержки / рабочий лист учащегося для этого практического занятия.

Разница между амперметром и вольтметром (со сравнительной таблицей)

Основное различие между амперметром и вольтметром состоит в том, что амперметр измеряет ток, а вольтметр измеряет ЭДС или напряжение в любых двух точках электрической цепи.Другие различия между амперметром и вольтметром представлены ниже в сравнительной таблице.

Электричество измеряется двумя способами. т.е. через ток или напряжение. Ток и напряжение в цепи измеряются амперметром и вольтметром. Принцип работы амперметра и вольтметра такой же, как и у гальванометра.

В гальванометре используется катушка, помещенная между магнитами. Когда ток течет через катушки, он отклоняется.Прогиб катушек зависит от проходящего через них заряда. Это отклонение используется для измерения силы тока или напряжения. Гальванометр работает как вольтметр, когда резистор включен последовательно с гальванометром.

Содержание: Амперметр против вольтметра

  1. Сравнительная таблица
  2. Определение
  3. Ключевые отличия

Сравнительная таблица

Основа для сравнения Амперметр Вольтметр
Определение Инструменты, используемые для измерения силы тока. Он измеряет напряжение между любыми двумя точками цепи.
Символическое представление
Сопротивление Низкое Высокое
Соединение Соединяется последовательно со схемой. Включен параллельно цепи.
Точность Больше Меньше
Изменение диапазона Невозможно Возможно

Определение амперметра

Амперметр - это измерительный прибор, который используется для измерения силы тока в цепи.Он измеряет небольшой ток в миллиамперах или микроамперах. Амперметр включается последовательно с измерительной схемой, так что весь ток схемы проходит через нее.

Сопротивление амперметра очень мало по сравнению с вольтметром. У идеального амперметра значение сопротивления равно нулю. Небольшое сопротивление не препятствует прохождению тока, поэтому амперметр измеряет истинное значение.

Определение вольтметра

Вольтметр - это прибор для измерения напряжения.Он включен параллельно с электрической цепью, потенциал которой необходимо измерить. Полярность подключения вольтметра такая же, как и у амперметра, т.е. положительный вывод подключается к положительной полярности источника питания, а отрицательный потенциал подключается к отрицательной полярности.

Сопротивление вольтметра очень велико по сравнению с амперметром. Это сопротивление не позволяет току течь через вольтметр и, таким образом, измеряется точное значение напряжения в точке измерения.Величина сопротивления в идеальном вольтметре примерно равна бесконечности.


Основные различия между амперметром и вольтметром

Ниже приведены основные различия между амперметром и вольтметром.

  1. Амперметр - это устройство, используемое для измерения малых величин тока, протекающего в цепи, тогда как вольтметр измеряет разность потенциалов между любыми двумя точками электрической цепи.
  2. Низкое сопротивление амперметра.Таким образом, весь ток цепи будет проходить через него. В то время как внутреннее сопротивление вольтметра очень низкое, поэтому ток из цепи не мешает измерению вольтметра.
  3. Амперметр включен последовательно со схемой измерения полного тока, а вольтметр включен параллельно цепи. Разность потенциалов параллельной цепи остается одинаковой во всех точках. Поэтому для измерения точного значения разности потенциалов его подключают параллельно к точкам, напряжение которых необходимо измерить.
  4. Точность амперметра больше, чем у вольтметра.
  5. Диапазон измерения вольтметра может быть увеличен или уменьшен путем изменения значения сопротивления, тогда как диапазон амперметра не может быть изменен.

В настоящее время токовые клещи используются для измерения тока в цепи.

Вольтметр Амперметр




Вольтметр Амперметр Список компонентов:

1x PIC16F876A - Программируемый микроконтроллер
1x 2x16 LCD с зеленой или синей подсветкой
1x Высококачественная печатная плата с красной паяльной маской и металлическими сквозными отверстиями
1x Резонатор 4 МГц
1x LM7805 Регулятор напряжения 5 В
1x 16x1 позолоченный гнездовой разъем (печатная плата)
1x 16x1 позолоченный штекерный разъем (ЖК-дисплей)
1x 4x1 позолоченный штекерный разъем (ЖК-дисплей)
1x 100 нФ керамический конденсатор
1x 10K LCD Contrast Подстроечный потенциометр
1x 4x10K Сетевой резистор
2x 100K 1% металлопленочный резистор (коричневый, оранжевый, черный, черный, коричневый)
2x 6.Металлопленочный резистор 8 кОм, 1% (синий, серый, черный, коричневый, коричневый)
1x 10 Ом 1% металлопленочный резистор
1x 0. Силовой резистор 47 Ом / 5 Вт

Вольтметр Амперметр Технический Технические характеристики:

Напряжение питания: 6 В - 30 В
Потребление тока: ~ 100 мА с подсветкой ЖК-дисплея
Вход напряжения: 0-70 В / 0-500 В
Разрешение напряжения: 100 мВ
Токовый вход: 0 -10A (или более)
Текущее разрешение: 10 мА

Вольтметр Амперметр Описание


Этот вольтметр-амперметр был разработан для измерения выходного напряжения 0-70 В / 0-500 В с разрешением 100 мВ и током 0-10 А или более с разрешением 10 мА.Это идеальное дополнение к любому лабораторному блоку питания DIY, зарядному устройству. и другие электронные проекты, где необходимо контролировать напряжение и ток потребления. Благодаря добавленной калибровке с помощью кнопок SETUP, UP и DOWN теперь можно откалибровать измеритель для измерения напряжения выше 70 В и тока выше 10 А.


Сердцем вольтметра-амперметра является микроконтроллер PIC16F876A со встроенным аналогово-цифровым преобразователи (АЦП) и ЖК-дисплей 2x16 с зеленой / синей подсветкой.

Вольтметр Амперметр использует очень мало внешних компонентов, что позволяет установить этот удобный измеритель на небольшой печатной плате. Счетчик обеспечивает исключительно точную показания благодаря встроенной калибровке на основе программного обеспечения и использованию 1% металлической пленки резисторы. Требуется только одно напряжение питания, которое можно получить непосредственно от основной источник питания. Весь вольтметр потребляет всего 10 мА с включенной подсветкой ЖК-дисплея и 3 мА при выключенной подсветке.Подсветку ЖК-дисплея можно отключить, отключив Резистор 10 Ом от ЖК-дисплея.


Напряжение измеряется с помощью двух последовательно соединенных резисторов 100 кОм и 6,8 кОм.

Шунтирующий резистор 0,47 Ом для измерения тока подключен последовательно с нагрузкой на шина отрицательного напряжения и передается на микросхему микроконтроллера через резистор 100 кОм.

Схема печатной платы вольтметра амперметра



Схема подключения вольтметра амперметра



Измерение напряжения аккумуляторной батареи 6-30 В.Использование одного источника для измерения напряжения и мощности вольт амперметра.

Вольтметр Процесс калибровки амперметра


Дополнительно Вольтметр Амперметр можно легко откалибровать, временно подключив три (SETUP, UP & DOWN) тактильных кнопки или даже кусок провода к портам микроконтроллера C1, C2 и C3 PIC16F876.
Чтобы войти в режим настройки калибровки, убедитесь, что прибор выключен. При включении прибора нажмите и удерживайте кнопку SETUP в течение двух секунд, пока на ЖК-дисплее не появится сообщение «Setup Mode».

После того, как сообщение «Setup Mode» исчезнет, ​​мы будем калибровать показания напряжения, и показания напряжения в реальном времени будут отображаться на дисплее. Подключите самое высокое напряжение к входу Input , которое вы обычно будете измерять, затем подключите коммерческий мультиметр к входу.Мы будем согласовывать напряжение PIC вольтметра с коммерческим мультиметром. Используйте кнопки ВВЕРХ и ВНИЗ, чтобы подобрать напряжение на обоих устройствах.

Как только напряжение будет согласовано, нажмите кнопку SETUP, чтобы начать калибровку показаний тока. Теперь вы можете снизить напряжение и подключить нагрузку от 500 мА до примерно 2 А последовательно. с коммерческим мультиметром к Выход мультиметра PIC.Опять же, мы сопоставим текущие значения красного на обоих счетчиках.

Наконец, нажмите кнопку SETUP еще раз, и настройки калибровки будут сохранены в энергонезависимой памяти EEPROM микроконтроллера PIC16F876. На этом процесс калибровки завершен. Память EEPROM сохраняется, даже если питание отключено. Калибровку нужно выполнить только один раз. Если вам когда-либо понадобится снова изменить настройки калибровки, вы можете сделать это, следуя шаги калибровки.Мультиметр PIC теперь готов к использованию в источнике питания. или любой другой проект по вашему выбору.

Комплект вольтметра амперметра



Вы можете приобрести полный комплект вольтметра и амперметра премиум-класса в магазине Electronics-DIY. хранить.Пожалуйста, перейдите по ссылке для получения более подробной информации.





Accurate LC Meter

Создайте свой собственный Accurate LC Meter (измеритель индуктивности емкости) и начните создавать свои собственные катушки и индукторы. Этот LC-метр позволяет измерять невероятно малые индуктивности, что делает его идеальным инструментом для изготовления всех типов ВЧ-катушек и индукторов.LC Meter может измерять индуктивность от 10 нГн до 1000 нГн, 1 мкГн - 1000 мкГн, 1 мГн - 100 мГн и емкости от 0,1 пФ до 900 нФ. Схема включает автоматический выбор диапазона, а также переключатель сброса и обеспечивает очень точные и стабильные показания.

PIC Вольт-амперметр

Вольт-амперметр измеряет напряжение 0-70 В или 0-500 В с разрешением 100 мВ и потребление тока 0-10 А или более с разрешением 10 мА. Счетчик является идеальным дополнением к любым источникам питания, зарядным устройствам и другим электронным устройствам, в которых необходимо контролировать напряжение и ток.В измерителе используется микроконтроллер PIC16F876A с ЖК-дисплеем с подсветкой 16x2.


Измеритель / счетчик частоты 60 МГц

Измеритель / счетчик частоты измеряет частоту от 10 Гц до 60 МГц с разрешением 10 Гц. Это очень полезное стендовое испытательное оборудование для тестирования и определения частоты различных устройств с неизвестной частотой, таких как генераторы, радиоприемники, передатчики, функциональные генераторы, кристаллы и т. Д.

1 Гц - 2 МГц XR2206 Функциональный генератор

1 Гц - 2 МГц Функциональный генератор XR2206 выдает высококачественные синусоидальные, квадратные и треугольные сигналы с высокой стабильностью и точностью. Формы выходных сигналов могут быть модулированы как по амплитуде, так и по частоте. Выход 1 Гц - 2 МГц Функциональный генератор XR2206 может быть подключен непосредственно к счетчику 60 МГц для настройки точной выходной частоты.


BA1404 HI-FI стерео FM-передатчик

Будьте «в эфире» со своей собственной радиостанцией! BA1404 HI-FI стерео FM-передатчик передает высококачественный стереосигнал в FM-диапазоне 88–108 МГц.Его можно подключить к любому типу стереофонического аудиоисточника, например iPod, компьютеру, ноутбуку, CD-плееру, Walkman, телевизору, спутниковому ресиверу, магнитофонной кассете или другой стереосистеме для передачи стереозвука с превосходной четкостью по всему дому, офису, двору или палаточный лагерь.

USB IO Board

USB IO Board - это крошечная впечатляющая маленькая плата разработки / замена параллельного порта с микроконтроллером PIC18F2455 / PIC18F2550.Плата USB IO совместима с компьютерами Windows / Mac OSX / Linux. При подключении к плате ввода-вывода Windows будет отображаться как COM-порт RS232. Вы можете управлять 16 отдельными выводами ввода-вывода микроконтроллера, отправляя простые последовательные команды. Плата USB IO получает питание от USB-порта и может обеспечить до 500 мА для электронных проектов. Плата USB IO совместима с макетной платой.


ESR Meter / Capacitance / Inductance / Transistor Tester Kit

ESR Meter Kit - удивительный мультиметр, который измеряет значения ESR, емкость (100 пФ - 20000 мкФ), индуктивность, сопротивление (0.1 Ом - 20 МОм), проверяет множество различных типов транзисторов, таких как NPN, PNP, полевые транзисторы, полевые МОП-транзисторы, тиристоры, тиристоры, симисторы и многие типы диодов. Он также анализирует такие характеристики транзистора, как напряжение и коэффициент усиления. Это незаменимый инструмент для поиска и устранения неисправностей и ремонта электронного оборудования путем определения производительности и исправности электролитических конденсаторов. В отличие от других измерителей ESR, которые измеряют только значение ESR, этот измеряет значение ESR конденсатора, а также его емкость одновременно.

Комплект усилителя для наушников для аудиофилов

Комплект усилителя для наушников для аудиофилов включает в себя высококачественные компоненты аудиосистемы, такие как операционный усилитель Burr Brown OPA2134, потенциометр регулировки громкости ALPS, разветвитель шины Ti TLE2426, фильтрующие FM-конденсаторы Panasonic 220 мкФ / 25 В с низким ESR, Высококачественные входные и развязывающие конденсаторы WIMA и резисторы Vishay Dale. 8-DIP-гнездо для микросхем позволяет заменять OPA2134 на многие другие микросхемы двойных операционных усилителей, такие как OPA2132, OPA2227, OPA2228, двойной OPA132, OPA627 и т. Д.Усилитель для наушников достаточно мал, чтобы поместиться в жестяной коробке Altoids, и благодаря низкому энергопотреблению может питаться от одной батареи на 9 В.


Комплект прототипа Arduino

Прототип Arduino - это впечатляющая плата для разработки, полностью совместимая с Arduino Pro. Он совместим с макетной платой, поэтому его можно подключить к макетной плате для быстрого прототипирования, и на обеих сторонах печатной платы имеются выводы питания VCC и GND.Он небольшой, энергоэффективный, но настраиваемый с помощью встроенной перфорированной платы 2 x 7, которую можно использовать для подключения различных датчиков и разъемов. Arduino Prototype использует все стандартные компоненты со сквозными отверстиями для упрощения конструкции, два из которых скрыты под разъемом IC. Плата оснащена 28-контактным разъемом DIP IC, заменяемым пользователем микроконтроллером ATmega328 с загрузчиком Arduino, кварцевым резонатором 16 МГц и переключателем сброса. Он имеет 14 цифровых входов / выходов (0-13), из которых 6 могут использоваться как выходы ШИМ и 6 аналоговых входов (A0-A5).Эскизы Arduino загружаются через любой USB-последовательный адаптер, подключенный к 6-контактному гнезду ICSP. Плата питается напряжением 2-5 В и может питаться от аккумулятора, такого как литий-ионный элемент, два элемента AA, внешний источник питания или адаптер питания USB.

4-канальный беспроводной пульт дистанционного управления с частотой 433 МГц, 200 м

Возможность беспроводного управления различными приборами внутри или за пределами вашего дома является огромным удобством и может сделать вашу жизнь намного проще и веселее.Радиочастотный пульт дистанционного управления обеспечивает дальность действия до 200 м / 650 футов и может найти множество применений для управления различными устройствами, и он работает даже через стены. Вы можете управлять освещением, вентиляторами, системой переменного тока, компьютером, принтером, усилителем, роботами, гаражными воротами, системами безопасности, занавесками с электроприводом, моторизованными оконными жалюзи, дверными замками, разбрызгивателями, моторизованными проекционными экранами и всем остальным, о чем вы можете подумать.


.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *