Вольтметр как выглядит: Как подключить вольтметр — самые полезные статьи в интернет-магазине радиодеталей и радиоэлектроники Electronoff

Содержание

Вольтметр.

Приборы для измерения напряжения

Первый учёный, который сконструировал и создал достаточно мощную электрическую батарею постоянного тока, был известный итальянский физик Александро Вольта. Эта батарея получила название «вольтов столб» и состояла из нескольких тысяч кружочков из цинка и меди, которые разделялись пропитанными в соляной кислоте матерчатыми прокладками. Он использовал батареи с большим или меньшим количеством элементов. Маленькие батареи давали слабую искру, большие батареи сильную и яркую.

Учёный вплотную подошёл к количественному понятию напряжения, поэтому единицу разности потенциалов назвали его именем: «Вольт». В международной системе единиц СИ вольт обозначается буквой «V», отсюда напряжение переменного тока обозначается: VAC, а напряжение постоянного тока: VDC. У нас единица величины напряжения обозначается буквой «В» - вольт. Например, 220 В, 380 В и наиболее часто используемые производные: 103-киловольт (kV), 106-мегавольт, 10-3-милливольт (mV), 10-6-микровольт (μV).

Другие большие или меньшие производные используются только в лабораторных условиях. Подробнее о производных величинах читайте на странице про сокращённую запись численных величин.

Для измерения напряжения или разности потенциалов используется прибор, который называется вольтметр. На снимке изображён щитовой стрелочный вольтметр, который может монтироваться на щите управления, какого либо устройства. Он используется только для измерения конкретной величины напряжения на одном из узлов данного устройства. Тот вольтметр, что изображён на фото, применяется для измерения постоянного напряжения до 15 вольт. Взгляните на его шкалу. Она ограничена 15 вольтами.

На принципиальных схемах условное изображение вольтметра может выглядеть вот так.

Из рисунка видно, что условное изображение вольтметра на схеме может быть разным. Если в кружке обозначена буква «V», то это означает, что данный вольтметр рассчитан на измерения величин напряжения, составляющих единицы – сотни вольт. Изображения с обозначением «

mV» и «μV» указываются в тех случаях, если вольтметр рассчитан на измерение долей вольта - милливольт (1mV = 0,001V) и микровольт (1μV = 0,000001 V). Иногда рядом с изображением вольтметра также указывается максимальная величина напряжения, которую способен измерить вольтметр. Например, вот так – 100 mV. Обычно эта величина указывается для встраиваемых стрелочных вольтметров. Превышать это напряжение не стоит, так как можно испортить прибор.

Кроме этого, рядом с выводами вольтметра могут быть проставлены знаки полярности подключения его в схему «+» и «-». Это касается тех вольтметров, которые применяются для измерения постоянного напряжения.

Следует отметить, что щитовые вольтметры это частный случай использования этих приборов. В лабораториях, на радиозаводах, в конструкторских бюро и радиолюбительской практике, вольтметры используются чаще всего в составе мультиметров, которые раньше назывались авометры, то есть ампер-вольт-омметр.

В настоящее время с развитием цифровой электроники стрелочные приборы отходят в прошлое и им на смену приходят цифровые мультиметры с удобной цифровой шкалой, автоматическим переключением предела измерения, малой погрешностью и высоким классом точности.

В радиолюбительской практике на смену «цешкам» и «авошкам» пришли компактные и удобные цифровые приборы. Работать с ними не сложно, но определённые меры безопасности применять необходимо.

Как измерить напряжение мультиметром?

Следует твёрдо помнить, что вольтметр, в отличие от амперметра подключается параллельно нагрузке.

Например, вам надо замерить напряжение на резисторе, который является частью электронной схемы. В таком случае переключаем мультиметр в режим измерения напряжения (постоянного или переменного – смотря какой ток течёт в цепи), устанавливаем наивысший предел измерения. По мере накопления опыта предел измерения вы научитесь выставлять более осознанно, порой пренебрегая данным правилом. Далее подключаем щупы мультиметра параллельно резистору. Вот как это можно изобразить в виде схемы.

Вот так плавно мы переходим к определению так называемого шунта. Как видим из схемы, вольтметр, который измеряет напряжение на резисторе R1, создаёт параллельный путь току, который протекает по электрической цепи. При этом часть тока (Iшунт) ответвляется и течёт через измерительный прибор – вольтметр PV1. Далее опять возвращается в цепь.

В данном случае вольтметр PV1 шунтирует резистор R1 – создаёт обходной путь для тока. Для электрической цепи вольтметр – это шунт – обходной путь для тока. По закону ома, напряжение на участке цепи зависит от протекающего по этой цепи тока. Но мы ведь ответвили часть тока в цепи и провели эту часть через вольтметр. Поскольку сопротивление резистора неизменно, а ток через резистор уменьшился (IR1), то и напряжение на нём изменилось. Получается, что вольтметром мы измеряем напряжение на резисторе, которое образовалось после того, как мы подключили к схеме измерительный прибор. Из-за этого образуется погрешность измерения.

Как же уменьшить воздействие измерительного прибора на электрическую цепь при проведении измерений? Необходимо увеличить, так называемое «

входное сопротивление» измерительного прибора – вольтметра. Чем оно выше, тем меньшая часть тока шунтируется измерительным прибором и более точные данные мы получаем при измерениях.

Современные цифровые мультиметры обладают достаточно большим входным сопротивлением и практически не влияют на работу схемы при проведении измерений. При этом точность измерений, естественно, достаточно высока.

Ранее все приборы были стрелочные, а для того, чтобы высоким напряжением не вывести прибор из строя применялись резистивные шунты, которые уменьшали величину измеряемого напряжения до безопасной величины. Но эти шунты вносили так называемое «паразитное сопротивление» и это сказывалось на точности измерений.

Поэтому в лабораторных условиях использовались специальные ламповые вольтметры, которые обладали большим входным сопротивлением и некоторые из них имели класс точности в доли процента.

Перейдём к практике...

Прежде всего, не забывайте, что есть переменное (англ. сокращение -

VAC) и постоянное напряжение (VDC). Профессиональные приборы сами определяют, с каким напряжением вы работаете, и сами переключаются в нужный режим и на требуемый поддиапазон измерений. При работе с малогабаритными приборами все переключения нужно делать вручную.

На снимке показана часть панели управления популярного и недорогого тестера DT-830B.

Хорошо видно, что пределы измерения переменного напряжения ограничены величинами: 750 вольт (750 V~) и 200 вольт (200 V~). Понятно, что к силовым промышленным сетям с этим прибором не стоит и близко подходить. Шкала постоянного и импульсного напряжения несколько больше: от 200 милливольт (200 mV) до тысячи вольт (1000).

Как уже говорилось, чтобы замерить напряжение на участке схемы, нужно выбрать переключателем пределов измерения самый большой предел измерения и подключить щупы мультиметра параллельно тому участку цепи, на котором производится замер.

Если предел измерения подходит – то на дисплее появятся показания. Если этого не происходит, то отключаем вольтметр от схемы, уменьшаем предел измерения на один шаг. Повторяем измерение. И так далее до получения показаний.

Имейте в виду, что провода измерительных щупов со временем изнашиваются. При этом нарушается электрический контакт. Перед проведением любых измерений проверяйте целостность щупов!

Также часто бывает необходимо замерить напряжение на выходе блока питания или химического источника тока (батарейки или аккумулятора).

Выбираем ту секцию на панели прибора, которая отвечает за измерение постоянного напряжения. Выставляем предел чуть больше того напряжения, что мы хотим измерить. Далее подключаем щупы прибора в соответствии с полярностью и изменяем предел измерения в сторону уменьшения до тех пор, пока на табло не появятся данные.

На фото показан замер напряжения составной батареи из трёх батареек 1,5V с помощью мультиметра Victor VC9805A+. Для измерения выбран предел 20V.

Аналогично замеряется напряжение на герметичном свинцовом аккумуляторе.

Стоит понимать, что таким образом мы замеряем так называемую ЭДС. ЭДС или электродвижущая сила - это напряжение на клеммах аккумулятора без подключенной нагрузки. Если к аккумулятору подключить какой-либо прибор, то напряжение будет чуть меньше.

Никогда не касайтесь руками оголённых щупов! Небольшим напряжением от 1,5-вольтовой батарейки вас, конечно, не убьёт, но вот при измерении напряжений более 24 вольт могут быть серьёзные последствия от удара током.

Чтобы руки оставались свободными используйте зажимы типа «крокодил», но подключать их нужно при отключенном от сети приборе. Часто возникает необходимость измерять напряжение на рабочей плате, в разных её точках.

Если вы работаете с низковольтным устройством, бойтесь только закоротить щупами отдельные проводники. Для замеров напряжения в устройстве, как правило, применяется следующая методика.

  • Соедините «земляной» щуп прибора и «землю» платы как можно надёжнее. Работать одним щупом всегда удобнее. Для тех, кто не в курсе, «земляным» или «общим» щупом у прибора называется тот щуп, который подключается к разъёму

    COM. Обычно он чёрного цвета. Сокращение COM получено от английского слова common – «общий».

  • Наденьте на рабочий щуп прибора кусочек трубки ПВХ, оставив только крохотный острый кончик. Это делать не обязательно, но желательно. При случайном касании щупом соседних проводников трубка ПВХ изолирует контакты и убережёт от короткого замыкания.

  • По принципиальной схеме, в контрольных точках проведите нужные вам замеры по отношению к «земле» - корпусному или по-другому общему проводу. Высокое входное сопротивление тестера работу вашей схемы не нарушит.

Измерение переменного напряжения производится аналогичным образом. Можно для пробы измерить переменное напряжение электросети в собственной квартире.

На снимке видно, что установлен максимальный предел 750 вольт (напряжение переменное – V~). При установке этого предела на индикаторе высвечиваются две буквы:

HV – высокое напряжение (сокращение от англ. – High Voltage). Поскольку напряжение переменное, то полярность не имеет значения. В данном случае величина напряжения сети - 217 вольт.

Как уже говорилось, при работе с высоким напряжением следует соблюдать правила электробезопасности.

Главная &raquo Радиоэлектроника для начинающих &raquo Текущая страница

Также Вам будет интересно узнать:

 

как выглядит прибор, а также тестирование показаний цифрового индикатора

Прецизионный вольтметр с пределом в 33 вольта, с точностю 4 разряда после десятичной точки, притом, с не надоевших всем кислотным красным или синим цветом, а с благородным, «ламповым» оранжевым. Проверяется на поверенном блоке питания, смертельный номер! 🙂


Обзоров похожих панельных индикаторов на муське было очень много, но обзора такого точного, с поверкой по калиброванному источнику напряжения — нет, вот я и решила восполнить пробел 🙂

Фото коробки, упаковки и тому подобное, вряд ли вас заинтересует. Так что начну сразу с внутренностей. В отличие от других похожих вольтметров, маркировка микросхемы не затерта и читается совершенно без проблем.

Это микроконтролёр STM8S003F3:

www.st.com/content/ccc/resource/technical/document/datasheet/42/5a/27/87/ac/5a/44/88/DM00024550.pdf/files/DM00024550.pdf/jcr:content/translations/en.DM00024550.pdf

Разрешение АЦП заявлено 10 бит, что простыми методами, получить заявленную точность вольтметра не позволяет. Так что будем измерять и смотреть 🙂 Внимание привлекает место для кнопки — функция неизвестна, ну а не пропаянный разъем, это видимо для прошивки, так что любопытным будет что поковырять 🙂 А я начну измерения. Все картинки говорят сами за себя, текст сведу к минимуму.

Я считаю, результат просто превосходный! точность для цены вообще улёт! Есть точно такие, но и с прецизионным измерением тока до 3х ампер. Если такой установить в портативный корпус, сделать автономное питание, то можно получить высокоточный вольтамперметр — мультиметры с таким разрешением стоят в десятки раз дороже! 🙂 Про автономное питание, модуль потребляет 25-28мА, что конечно, несравнимо с потреблением ЖК экранов, но всё равно очень здорово.

Наверняка, многих заинтересует и скорость обновления, ведь при такой точности, она должна быть очень низкой? совершенно нет, скорость обновления приличная, сами можете посмотреть на видео.

Надеюсь, эта информация вам пригодится, и опять не будете ругать за «пустой» обзор 🙂

P. S. Заказала такой же точный амперметр, но с тао, обязательно сделаю обзор!

10. Вольтметр. Измерительные приборы. Радиоэлектроника, схемы радиолюбителям

Для измерения напряжений в различных цепях радиолюбительских конструкций Вы обычно пользуетесь авометром, работающим в режиме вольтметра. Но иногда забываете, что этот прибор потребляет ток, обладая сравнительно низким входным сопротивлением, и поэтому является нагрузкой для контролируемой цепи. Вот почему результаты измерений могут иногда значительно отличаться от истинных значений напряжений. Как быть?

Прежде всего нужно помнить, что авометр, например Ц-20, обладает входным сопротивлением около 6 кОм/В и пользоваться им можно лишь для контроля параметров низкоомных цепей, по которым протекает значительный, по сравнению с измерительной цепью, ток.

Для проверки же высокоомных цепей нужно повысить относительное входное сопротивление авометра хотя бы до сотен килоом на вольт. Поможет здесь:

Приставка-вольтметр постоянного тока

Схема такой приставки приведена на рис. В-1. В ней используется полевой транзистор с каналом n-типа КП303Д, позволивший в итоге повысить входное сопротивление вольтметра до 10 МОм. Транзистор включен по схеме с общим истоком (истоковый повторитель). Чтобы он работал на линейном участке характеристики, нужное напряжение смещения на затворе создается резистором R7, включенным в цепи истока. К истоку подключен индикатор РА1 — авометр Ц-20, работающий в режиме измерения постоянного тока на пределе 0,3 мА. Для компенсации начального напряжения на истоке второй вывод индикатора подключен к переменному резистору R9, позволяющему установить стрелку индикатора на нулевое деление шкалы перед началом измерений.

На входе приставки включен делитель напряжения, составленный из резисторов R1—R5. Измеряемое напряжение подается на гнезда XS1 и XS2 в указанной на схеме полярности. В зависимости от предполагаемого максимального значения измеряемого напряжения переключатель SA1 устанавливают в то или иное положение. При этом напряжение на подвижном контакте SA1.1 переключателя не должно превышать 1 В — это напряжение, соответствующее отклонению стрелки индикатора до конечного деления шкалы. Чтобы защитить транзистор от возможных перегрузок при случайной подаче чрезмерно большого напряжения, в цепь затвора включен ограничительный резистор R6. А чтобы исключить влияние различных наводок переменного напряжения на высокоомные входные цепи приставки, между затвором и общим проводом включен конденсатор С1.

Питается приставка от батареи 3336 или трех последовательно соединенных элементов 343, 373. Потребляемый ток не превышает 7 мА. Выключателем питания служит секция SA1.2 переключателя поддиапазонов измерения.

Постоянные резисторы могут быть МЛТ мощностью не менее 0,25 Вт. Каждый из резисторов R1—R5 делителя желательно составить из двух последовательно соединенных резисторов, сопротивление одного из них равно 80. ..85% сопротивления добавочного резистора. Резистор R1, например, можно составить из резисторов сопротивлением 2,7 МОм и 620 кОм. Это позволит в дальнейшем точнее подбирать соответствующие сопротивления резисторов делителя входного напряжения. Налаживание приставки значительно облегчится.

Переменный резистор R9 может быть СП-I или другой. Переключатель SA1 — галетный на пять положений и два направления (типа 5П2Н), конденсатор — бумажный (БМ, МБМ) или слюдяной (КСО). Полевой транзистор серии КП303 или другой, с указанным на схеме типом канала, начальным током стока (при напряжении 4,5 В) не менее 5 мА и крутизной характеристики не менее 2 мА/В. Эти требования объясняются использованием индикатора со сравнительно грубой шкалой — 0,3 мА. Если бы в авометре Ц-20 был поддиапазон измерений 0,1 мА (100 мкА), тогда можно было бы применить транзистор КП103Ж — КП103Л.

Для проверки полевого транзистора и измерения его параметров можно воспользоваться схемами, приведенными на рис. В-2. Сначала по схеме рис. B-2,a измеряют начальный ток стока. Затем, включив между затвором и истоком гальванический элемент напряжением 1,5 В, измеряют по схеме на рис. В-2,б крутизну характеристики. Для этого определяют уменьшение тока стока по сравнению с предыдущим измерением и подставляют полученное значение в формулу

S = DIст/Uзт

где S — крутизна характеристики транзистора, мА/В; DIст — разность токов стока, мА; Uзт — напряжение на затворе, В.

Отобранные детали приставки размещают в подходящем корпусе. Это может быть и самодельный корпус, изготовленный, например, из тонкого листового алюминия (рис. В-З).

Налаживание приставки сводится к подбору резистора R7. К зажимам ХТ1 и ХТ2 подключают авометр, работающий на пределе измерения постоянного тока 0,3 мА, а переключатель приставки устанавливают в положение «1,5 В». Переменным резистором R9 подводят стрелку индикатора авометра к нулевому делению шкалы. Затем подключают к гнездам приставки источник постоянного тока напряжением 1,5 В (например, элемент 332). Если стрелка индикатора отклонится дальше конечного деления шкалы, резистор R7 должен быть несколько меньшего сопротивления. Нужно подобрать такой резистор, чтобы стрелка индикатора отклонилась точно на конечную отметку шкалы. При каждой замене резистора следует временно отключать элемент от входных гнезд и устанавливать резистором R9 стрелку индикатора на нуль шкалы. Подбор резистора можно считать законченным, если при подключении элемента стрелка индикатора устанавливается точно на конечном делении, а при отключении возвращается на нуль.

После этого следует проверить показания индикатора на других поддиапазонах. Для поддиапазона «6 В» ко входу приставки можно подключить четыре последовательно соединенных элемента по 1,5 В. Если последовательно с такой батареей включить еще «Крону», удастся проверить показания прибора на поддиапазоне «15 В» и т. д.

Приставка может иметь другие поддиапазоны измерений. В этом случае придется пересчитать сопротивление резисторов делителя напряжения. Но суммарное их сопротивление в любом случае должно остаться прежним — около 10 МОм.

Расчет сопротивлений резисторов делителя ведут по следующим формулам:

где R1—R5 — сопротивления резисторов делителя, МОм; Rобщ — общее сопротивление делителя, равное 10 МОм; Uвх — входное напряжение, соответствующее полному отклонению стрелки индикатора, 1 В; Uизм — выбранный поддиапазон измерения.

Эти формулы позволяют рассчитать делитель при любом общем его сопротивлении, являющемся входным сопротивлением вольтметра, а также при любом получившемся входном напряжении, требующемся для полного отклонения стрелки индикатора данного авометра.

Приставка-вольтметр переменного тока

Предназначена для повышения входного сопротивления авометра Ц-20 при измерении переменного напряжения. Приставка несколько напоминает по схеме (рис. В-4) предыдущую, но в отличие от нее здесь нет конденсатора фильтра и вместо постоянного резистора в цепь истока транзистора включен подстроечный R7. С его движка переменное напряжение поступает через конденсатор С1 на выпрямитель на диодах VD1 и VD2, включенных по схеме удвоения напряжения. Выпрямленное напряжение подается далее через зажимы ХТ1, ХТ2 на индикатор РА1 (авометр Ц-20 в режиме измерения постоянного тока до 0,3 мА).

Резисторы R1—R5 входного делителя имеют такие же номиналы, что и в предыдущей приставке. Диапазон измеряемых напряжений ограничен до 60 В, но при желании его можно увеличить, введя добавочные резисторы.

Транзистор должен быть с такими же параметрами, что и для предыдущей приставки. Подстроечный резистор — СП-1 или другой. Конденсатор С1 — К50-6, но можно использовать К50-3 или другой на номинальное напряжение не ниже 6 В. Диоды — серий Д2, Д9 с любым буквенным индексом. Источник питания — батарея 3336 или элементы напряжением 1,5 В в последовательном соединении.

Приставку можно смонтировать в таком же корпусе, что взят и для предыдущей, но резистор R7 установить внутри корпуса.

При налаживании приставки переключатель SA1 следует установить в положение «1,5 В» и подать на вход (гнезда XS1, XS2) переменное напряжение 1,5 В (эффективное значение). Движок подстроечного резистора устанавливают в положение, при котором стрелка индикатора авометра отклонится до конечного деления шкалы.

Отсчет результатов измерения ведут по шкале переменных напряжений авометра.

Высокоомный вольтметр постоянного тока

Это самостоятельный измерительный прибор с большим входным сопротивлением (10 МОм). По схеме (рис. В-5) он напоминает вышеописанную приставку к авометру для измерения постоянных напряжений, поэтому подробно рассказывать о его работе не имеет смысла. Правда, номиналы резисторов здесь иные, стрелочный индикатор применен более чувствительный — 100 мкА, а полевой транзистор с р-каналом.

Кстати, транзистор может быть КП103К—КП103М с начальным током стока 2...4 мА и крутизной характеристики не менее 1,5 мА/В. Роль индикатора РА1 выполняет микроамперметр М24 с рамкой сопротивлением 850 Ом. Под этот индикатор выбраны соответствующие поддиапазоны измерений. Нижний поддиапазон зависит от крутизны характеристики тока стока транзистора и при ее значении 2...2,5 мА/В может быть 0...0,2 В. Остальные детали — такие же, что и в предыдущих устройствах.

Возможная конструкция вольтметра показана на рис. В-6. На лицевой панели находятся переключатель, стрелочный индикатор, выключатель питания, входные гнезда и переменный резистор установки стрелки индикатора на нулевую отметку шкалы. Внутри корпуса на металлическом уголке крепят подстроечный резистор R8. Постоянные резисторы можно смонтировать на общей плате из изоляционного материала или припаять непосредственно к деталям, с которыми они должны соединяться: резисторы R1—R7 смонтировать на контактах переключателя, a R9, R11 припаять к выводам переменного резистора R10. Батарею питания удобно укрепить металлическим хомутиком на нижней съемной крышке корпуса.

Приступая к налаживанию вольтметра, движок переменного резистора устанавливают в среднее положение, а после подачи на прибор питания подстроечным резистором ставят стрелку индикатора на нулевое деление шкалы. Затем на входные гнезда вольтметра подают известное постоянное напряжение, например, 4,5 В (от батареи 3336) или 9 В (от батареи «Крона»). Переключатель 'SA1 переводят в соответствующее положение («5 В» или «10 В») и отмечают показания индикатора. Если стрелка показывает меньшее напряжение, чем подано на вход, необходимо переместить движок подстроечного резистора вверх по схеме, отключить источник входного напряжения, переменным резистором установить стрелку индикатора в нулевое положение и вновь подать входное напряжение. Если теперь, наоборот, стрелка показывает большее напряжение, движок подстроечного резистора перемещают вниз по схеме. Эту операцию надо повторить несколько раз, снимая входное напряжение и возвращая стрелку индикатора на нулевую отметку»

Может случиться, что движок переменного резистора окажется в одном из крайних положений и стрелку индикатора не удастся возвратить на нуль. Тогда нужно подобрать тот из резисторов (R9 или R11), возле которого находится движок. Еще лучше на время налаживания резисторы R9—R11 заменить одним переменным резистором сопротивлением 2,2 кОм, а после настройки измерить сопротивления верхнего и нижнего плеч его и припаять к выводам резистора R10 постоянные резисторы соответствующих сопротивлений.

После такой регулировки и при точно подобранных резисторах делителя точность показаний вольтметра на других поддиапазонах будет обеспечена.

Высокоомный вольтметр переменного тока с линейной шкалой

Шкалы переменных напряжений большинства промышленных и любительских измерительных приборов нелинейные. Это, конечно, неудобно, поскольку градуировку приходится наносить на шкалу индикатора или составлять таблицу и пользоваться ею при измерениях. Вот почему большее предпочтение отдается приборам, у которых шкала переменных напряжений линейная. Схема одного из таких вольтметров приведена на рис. В-7. Им можно измерять переменные напряжения от сотых долей вольта до 50 В в диапазоне частот 20 Гц...200 кГц. Входное сопротивление вольтметра высокое — около 10 МОм.

Измеряемое переменное напряжение поступает через разделительный конденсатор С1 на делитель, составленный из резисторов R1—R6. В зависимости от значения измеряемого напряжения часть его с соответствующей группы резисторов делителя поступает через контакты

переключателя SA1 и резистор R7 на затвор полевого транзистора VT1, включенного по схеме истокового повторителя. В цепь истока включен подстроечный резистор R8, с движка которого переменное напряжение поступает на вход усилителя, выполненного на биполярном транзисторе VT2. Усиленное им напряжение с нагрузочного резистора R11 подается через конденсатор С 4 на двухполупериодный выпрямитель на диодах VD3, VD4 и конденсаторах С5, С6. Нагрузкой выпрямителя является стрелочный индикатор РА1.

Чтобы шкала вольтметра стала линейной, в усилитель введена глубокая отрицательная обратная связь, напряжение которой снимается с коллектора транзистора VT2 и подается на его базу через резистор R10, конденсатор С3 и диоды VD1, VD2. Благодаря диодам эта связь получается нелинейной, что в конечном счете позволяет добиться линейной зависимости тока через индикатор от напряжения на входе усилителя.

Вольтметр питается от батареи GB1 напряжением 4,5 В и потребляет ток около 3 мА.

Требования, предъявляемые к транзистору VT1, такие же, что и для предыдущего вольтметра. Транзистор VT2 может быть серий МП39—МП42 со статическим коэффициентом передачи тока не менее 50. Подстроечный резистор R8 — СП-11 или другой, постоянные резисторы — МЛТ-0,25. Конденсатор С1 — БМ, МБМ, остальные конденсаторы— К50-6, К53-1. Стрелочный индикатор — типа М24 с током полного отклонения стрелки 100 мкА и сопротивлением рамки 850 Ом.

Особо следует сказать о подборе диодов. Они могут быть любые из серий Д9, Д311. Но все диоды нужно подобрать по прямому сопротивлению в трех точках вольтамперной характеристики. Для этого можно воспользоваться любым авометром, скажем Ц-20, работающим в режиме омметра. Надо измерить сопротивление отбираемых диодов в прямом направлении на различных поддиапазонах омметра (х1, х10, х100) и взять для прибора те из них, у которых параметры одинаковы или отличаются незначительно. Подобные измерения эквивалентны снятию вольтамперной характеристики диодов в тех точках потому, что на различных поддиапазонах омметра через диод протекают различные токи, так как входное сопротивление омметра и сопротивление диода образуют делитель напряжения источника питания авометра. Диоды VD3 и VD4, кроме того, следует подобрать по возможно большему обратному сопротивлению.

Внешне этот вольтметр может выглядеть так же, как и предыдущая конструкция, только на передней панели будет отсутствовать переменный резистор.

Налаживание вольтметра начинают с установки режима работы усилительного каскада на транзисторе VT2. Между выводом его коллектора и точкой соединения элементов R11, R10, С4 включают миллиамперметр со шкалой на 2...3 мА и подбором резистора R9 устанавливают в этой цепи ток 1 мА.

Затем на вход вольтметра (гнезда XS1 и XS2) подают калиброванное напряжение, соответствующее предельному значению одного из поддиапазонов измерения (0,5; 1; 5 В), устанавливают переключатель на данный поддиапазон измерения и подстроенным резистором R8 добиваются отклонения стрелки индикатора на конечную отметку шкалы. После этого подключают параллельно гнездам образцовый вольтметр и, плавно изменяя входное напряжение, проверяют линейность шкалы вольтметра. Если шкала нелинейная, подбирают резистор R10. После каждой замены этого резистора вначале подстроечным резистором устанавливают стрелку индикатора на конечное деление шкалы при предельном входном напряжении данного поддиапазона, а затем проверяют линейность шкалы. На время настройки резистор R10 можно заменить переменным, сопротивлением 680 Ом, измерить получившееся сопротивление и впаять в прибор резистор такого же или возможно близкого номинала.

Измерение напряжения цепи с помощью вольтметра

Прибор вольтметр помогает измерить разность потенциалов в электрической цепи. Для минимизации влияния на сеть прибор должен иметь максимально большое сопротивление. Оно определяет погрешность измерений и чувствительность устройства. В процессе усовершенствования вольтметры прошли путь от стрелочных, аналоговых приборов до дискретных с цифровыми индикаторами. Измерение напряжения стало неотъемлемой функцией большинства мультиметров и электронных осциллографов. Применяются измерение и индикация напряжения в некоторых удлинителях, устройствах защитного отключения и автоматических выключателях.

Подключение прибора

Контроль напряжения происходит всегда параллельно. Измерение может быть осуществлено как у источника питания, так и у нагрузки. Схема подключения вольтметра изображена на рисунке ниже.

Схема подключения прибора

Тонкости, которые необходимо учесть перед тем как подключить вольтметр:

  • Правильно выбранный диапазон измерений убережет прибор и проверяемую схему от повреждений. С особой осторожностью следует работать, когда показание вольтметра близко к пределу. Скачок ЭДС способен спалить обмотки измерительного прибора;
  • Стрелочный вольтметр может обеспечить нормативную точность только при правильном положении. Если на приборе указанно горизонтальное размещение, то располагать его вертикально запрещено, как и наоборот. Также следует уделять внимание отсутствию вибраций и сильных магнитных полей;
  • Измерения вольтметром можно выполнять как под напряжением, так и отключая схему от источника питания с последующим включением;
  • При работе с опасной величиной напряжения рекомендуется использовать защитные перчатки и диэлектрические коврики;
  • При использовании аналогового прибора до начала измерений необходимо проконтролировать, что стрелка показывает ровно на ноль. В случае необходимости следует произвести настройку специальным регулировочным винтом;
  • В случае необходимости проводится калибровка;
  • Для обеспечения высокой точности измерений следует проверить как давно происходила поверка вольтметра.

Часто приборы имеют несколько пределов измерения. У аналоговых вольтметров для каждой величины используются разные схемы подключения. В цифровых достаточно установить указатель напротив требуемого значения. Наиболее современные устройства способны автоматически определить предел измерения и в процессе контроля напряжения менять его.

Классификация вольтметров

Вольтметр постоянного тока используются для измерения напряжения в сетях с постоянным напряжением. В основе обычно лежит магнитоэлектрическая система. При работе сильно подвержены внешнему воздействию, поэтому используются с экранированием.

Для измерения синусоидального напряжения с частотой близкой к 50 Герцам используется вольтметр переменного тока. Наиболее часто в аналоговых приборах встречается электромагнитная система. Она имеет нелинейную шкалу, что усложняет снятие показаний.

Селективные вольтметры рассчитаны на измерение среднеквадратического значения отдельной гармонической составляющей напряжения. В его основе лежит электронный вольтметр, рассчитанный на работу с постоянным током. По принципу действия прибор похож на супергетеродинный радиоприемник.

Фазочувствительные вольтметры называются вектрометрами. Они применяются для измерения комплексных напряжений. Одной из популярных сфер их применения является векторное управление асинхронными двигателями с помощью преобразователей частоты. Одна шкала вольтметра показывает действительную составляющую напряжения, а вторая отображает мнимую. Опорное напряжение, необходимое для работы аппарата, может генерироваться как самим прибором, так и с помощью внешнего источника. Благодаря данному устройству можно легко получить амплитудно-фазовую характеристику, позволяющую контролировать правильность работы ключей полупроводниковых четырехполюсников.

Для измерения напряжений, форма которых имеет большую важность, используются импульсные вольтметры. Они способны измерять не только периодический сигнал, но и амплитуду единичного скачка. Эти вольтметры имеют самое высокое быстродействие, поэтому изготавливаются преимущественно цифровыми.

Аналоговые и цифровые приборы

В основании аналоговых приборов лежат электромагнитные, магнитоэлектрические, электродинамические системы. Аналогичные типы конструкций заложены в амперметры. Для увеличения пределов измерения используются шунты. После измерения необходимо учитывать в полученном результате сопротивление добавочного резистора.

Внешний вид стрелочного вольтметра

Одним из главных недостатков аналоговых приборов является высокое энергопотребление. Подключение такого вольтметра может привести к падению напряжения в цепи, что отразится на погрешности. Наличие индуктивности в конструкции вызывает чувствительность от частоты измеряемого напряжения.

В основе конструкции цифрового вольтметра лежит АЦП. Точность измерения определяется дискретизацией с которой работает аналогово-цифровой преобразователь. Индикатор вольтметра отображает готовый результат в цифровом виде, что значительно облегчает работу с устройством. Влияние на сеть у таких приборов минимально благодаря наличию собственного источника питания.

Цифровой вольтметр

Широкая распространенность дискретных вольтметров привела к их интеграции в другие устройства. Большинство мультиметров имеют возможность измерять постоянное и переменное напряжение. При этом для повышения точности измерений в конструкции предусматривается несколько пределов. Высокое сопротивление вольтметра позволяет уменьшить его влияние цепь, к которой подключается измерительный прибор.

Вольтметр, встроенный в мультиметр

Основные технические параметры

Основные технические характеристики вольтметра, заносимые в руководство пользования и паспорт прибора, согласно международных стандартов:

  • внутреннее сопротивление вольтметра;
  • диапазон измерений, в котором обеспечивается указанная точность при правильном подсоединении прибора;
  • при работе с переменным напряжением указывается рабочая частота.

Одним из наиболее важных параметров является класс точности. Он всегда отображается на шкале прибора. С его помощью можно определить с какой погрешностью получается результат после включения прибора в сеть.

Описание некоторых видов измерительных устройств

Микровольтметр В3-57 способен работать с переменным напряжением от 5 Герц до 5 МГц. Отображение результата происходит путем вычисления среднеквадратичного значения. Устройство способно работать с напряжениями любой формы. Сопротивление вольтметра составляет не менее 5 МОм. Наиболее широко прибор используется в радиотехнике для наладки оборудования.

Внешний вид микровольтметра В3-57

Измерители переменного напряжения АКИП-2401 имеют два канала. Также имеется возможность фиксации результата на экране при помощи кнопки «Hold». Устройство имеет в наличии интерфейс RS-232, позволяющий считывать данные дистанционно.

Цифровой вольтметр АКИП-2401

Прибор В7-40/1 преимущественно используется для высокоточных научных исследований и поверки других вольтметров. Его сопротивление достигает 2 ГОи при пределе измерения в 2 В. Это позволяет максимально уменьшить влияние на цепь, что немаловажно при работе с низковольтными радиотехническими схемами. В7-40/1 успешно используется в средствах автоматики и SCADA системах.

Высокоточный, дискретный вольтметр В7-40/1

Меры безопасности

В отличие от других приборов, например, омметра или мегометра, работая с вольтметром, приходится иметь дело с напряжением. При небольших значениях оно не представляет опасности для человека. Измеряя напряжения, способные создать опасный ток, протекающий через тело человека, необходимо соблюдать повышенную осторожность.

Измерение напряжений должно сопровождаться полным соблюдением ТБ и ПУЭ. Это предотвратит получение электротравмы. Запрещено работать без средств защиты, например, резиновых перчаток и ковриков. По завершению работ не должно оставаться оголенных токоведущих частей, с которыми может произойти случайный контакт у обслуживающего персонала.

Повсеместное использование измерения напряжения в электротехнике привело к созданию вольтметров различных конструкций. Они отличаются как по принципу работы, так и по точности. Наибольшую популярность получают универсальные устройства, способные автоматически выбрать не только предел, но и тип контролируемой величины.

Если у вас возникли вопросы - оставляйте их в комментариях под статьей. Мы или наши посетители с радостью ответим на них

MultiMeter - CoderLessons.com

В предыдущих главах мы обсуждали вольтметры, амперметры и омметры. Эти измерительные приборы используются для измерения напряжения, тока и сопротивления соответственно. Это означает, что у нас есть отдельные измерительные приборы для измерения напряжения, тока и сопротивления.

Предположим, что если один измерительный прибор можно использовать для измерения величин, таких как напряжение, ток и сопротивление, по одному, то он называется мультиметром . Он получил название мультиметр, поскольку он может измерять несколько электрических величин по одному.

Измерения с использованием мультиметра

Мультиметр — это прибор, используемый для измерения постоянного и переменного напряжения, постоянного и переменного тока и сопротивлений нескольких диапазонов. Он также называется электронным мультиметром или измерителем напряжения (VOM).

Измерение постоянного напряжения

Часть принципиальной схемы мультиметра, которую можно использовать для измерения напряжения постоянного тока, показана на рисунке ниже.

Вышеуказанная схема выглядит как многодиапазонный вольтметр постоянного тока. Комбинация резистора последовательно с гальванометром PMMC представляет собой вольтметр постоянного тока . Таким образом, он может быть использован для измерения напряжения постоянного тока до определенного значения.

Мы можем увеличить диапазон напряжений постоянного тока, которые можно измерить с помощью того же вольтметра постоянного тока, увеличив значение сопротивления. эквивалентное значение сопротивления увеличивается, когда мы подключаем резисторы последовательно .

В приведенной выше схеме мы можем измерять напряжение постоянного тока до 2,5 В , используя комбинацию резисторов, R5 последовательно с гальванометром PMMC. Подключив резистор, R4 последовательно с предыдущей цепью, мы можем измерить напряжение постоянного тока до 10 В. Таким образом, мы можем увеличить диапазон напряжений постоянного тока, просто подключив резистор последовательно с предыдущей (более ранней) цепью.

Мы можем измерить напряжение постоянного тока в любых двух точках электрической цепи, подключив переключатель S к требуемому диапазону напряжения.

Измерение постоянного тока

Часть принципиальной схемы мультиметра, которую можно использовать для измерения постоянного тока, показана на рисунке ниже.

Вышеуказанная схема выглядит как многодиапазонный амперметр постоянного тока. Комбинация резистора параллельно с гальванометром PMMC представляет собой амперметр постоянного тока . Таким образом, он может быть использован для измерения постоянного тока до определенного значения.

Мы можем получить различные диапазоны постоянного тока, измеренные одним и тем же амперметром постоянного тока, поместив резисторы параллельно с предыдущим резистором. В приведенной выше схеме резистор R1 соединен последовательно с гальванометром PMMC, чтобы предотвратить повреждение счетчика из-за большого тока.

Мы можем измерить постоянный ток, который течет через любые две точки электрической цепи, подключив переключатель S к требуемому диапазону тока

Измерение переменного напряжения

Часть принципиальной схемы мультиметра, которую можно использовать для измерения напряжения переменного тока, показана на рисунке ниже.

Вышеуказанная схема выглядит как многодиапазонный вольтметр переменного тока . Мы знаем, что мы получим вольтметр переменного тока, просто поместив выпрямитель последовательно (каскад) с вольтметром постоянного тока. Вышеуказанная схема была создана путем размещения комбинации диодов и резистора, R6 между резистором, R5 и гальванометром PMMC.

Мы можем измерить напряжение переменного тока в любых двух точках электрической цепи, подключив переключатель S к требуемому диапазону напряжения.

Измерение сопротивления

Часть электрической схемы мультиметра, которую можно использовать для измерения сопротивления, показана на рисунке ниже.

Мы должны выполнить следующие две задачи, прежде чем проводить какие-либо измерения.

  • Короткое замыкание прибора
  • Изменяйте регулировку нуля, пока измеритель не покажет ток полной шкалы. Это означает, что метр показывает нулевое значение сопротивления.

Теперь вышеприведенная схема работает как шунтирующий омметр и имеет масштабное умножение 1, то есть 10 0 . Мы также можем рассматривать степени 10 высших порядков как умножения шкалы для измерения высоких сопротивлений.

Краткий обзор минивольтметра V20D для DIY-проектов и переделки шуруповерта

Всех приветствую, кто заглянул на огонек. Речь в обзоре пойдет, как вы наверно уже догадались, о недорогом минивольтметре V20D, предназначенном для измерения и контроля напряжения в различных DIY-приборах или самоделках, в том числе и в батареях шуруповертов.

 

 

Приобрести минивольтметр можно здесь

 

Характеристики:
  • — Тип – вольтметр
  • — Модель – V20D
  • — Измеряемое напряжение – постоянное (DC)
  • — Рабочий диапазон – 2,5-30V
  • — Погрешность – 1%
  • — Подстройка – есть
  • — Тип индикаторов – 7-сегментные
  • — Цвет индикаторов – три на выбор
  • — Размеры платы – 23мм*15мм
Внешний вид:

 

Минивольтметр V20D поставляется в обычном пакете, на котором имеется небольшая наклейка с указанием рабочего диапазона напряжения и цветом индикаторов. Выглядит он следующим образом:

Основное назначение – измерение постоянного напряжения в диапазоне от 2,5V до 30V.

Обратная сторона платы напичкана различными элементами с достаточно плотным и аккуратным монтажом:

В этом заключается основное отличие от похожих моделей, у которых вся электроника спрятана внутри. Здесь подстроечный регулятор выведен в быстрый доступ, поэтому имея достаточно точный прибор (мультиметр) или источник образцового напряжения (ИОН), можно без особых усилий выставить минимальную погрешность измерений. Кстати, обзор недорогого ИОН на базе AD584L можете посмотреть здесь. Некоторые элементы имеют затертую маркировку, но на работу это никак не влияет:

Коротко по вольтметру. Данная модель не требует отдельного источника питания (третьего провода), поэтому очень проста в монтаже. Имеется диод Шоттки для защиты от переполюсовки. Индикаторы семисегментные, разрешение минивольтметра 0,01V до 10V (два знака/регистра) и 0,1V до 30V (один знак/регистр). На лицевой части имеется защитная пленочка. Как говорится, все банально и просто.

Благодаря бескорпусному исполнению минивольтметр отлично подойдет для встраивания в различные DIY-приборы или самоделки, в том числе и для контроля заряда батарей. Для фиксации в корпусе предусмотрены небольшие «ушки»:

Цвет индикаторов можно выбрать любой, но более контрастный именно красный:

Совсем недавно у меня появился рабочий шуруповерт Hitachi 12V, который в ближайшее время переделаю под литий. Даже купил запасной корпус для сборки второй батареи, минивольтметр встрою именно туда:

Минивольтметр V20D не имеет каких-либо временных таймеров или триггеров и работает постоянно, когда подключен к источнику питания. Дабы не высаживать будущую батарею рекомендую добавить минивыключатель KCD11 или подобный:

 

Габариты:

 

Размеры минивольтметра V20D составляют всего 23мм*15мм:

По традиции сравнение с тысячной банкнотой и коробком спичек:

Небольшое сравнение с полноразмерными щитовыми вольтметрами:

 

Тестирование:

 

В качестве сравнения будем использовать мультиметр UNI-T UT61E, как самый точный из всей серии. Заявленный рабочий диапазон составляет от 2,5V до 30V. При 2,3V еле-еле горит первый регистр:

При 2,4V загорается второй, а при 2,5V уже начинает нормально работать:

При 3V точность просто шикарная:

При 10V точность аналогичная:

Напомню, что мультиметр UNI-T UT61E самый точный из всей серии и не раз сравнивался с ИОН, поэтому холивары по точности можно опустить.

При 15V картина аналогичная:

При 20V точность уже немного падает, хотя ИОН на такое напряжение у меня нет и сравнить не с чем:

Поднимаем на 0,1V и наблюдаем такую же разность:

В принципе, погрешностью в 0,1V можно пренебречь, да и в самоделках такое напряжение встречается не так часто.

Напряжение 25V и 30V, точность соответствует:

При 32V еще работает, ходя потолок заявлен в 30V:

Собственное потребление минивольтметра 15mA:

Если не ошибаюсь, у вольтметров с отдельным питанием потребление в районе 5-10mA, так что все в норме.

 

Выводы:

 

Отличный минивольтметр для различных самоделок или переделок. Точный, компактный, дешевый и с возможностью подстройки – один из лучших кандидатов. Однозначно рекомендую!

 
Ссылки:

Минивольтметр здесь или здесь

Минивольтметр 4 регистра здесь

Мультиметр UNI-T UT61E здесь

Минивыключатели здесь

 

что он измеряет, как вольтметр включают в цепь и как пользоваться?

Самый востребованный прибор для измерения электрических параметров – это вольтметр. Снятие показаний проводится методом непосредственного отсчета, то есть модуль прибора подключается к тому участку цепи, с которого снимаются показания. Единица измерения – вольты.

Что измеряет вольтметр? Ответ не так однозначен, как кажется. Как минимум две величины, измеряемые этим прибором, на одних и тех же контактах будут отличаться. Это напряжение под нагрузкой и электродвижущая сила (ЭДС).

Последний параметр является разностью потенциалов между выходными контактами источника питания, и его величина существенно выше, чем действительное значение напряжения.

Для пользователей, не имеющих электротехнического образования, необходимо знать, как вольтметр включают в цепь. В отличие от амперметра – прибор подключается к измеряемому участку цепи параллельно.

При этом измерение производится именно на том участке цепи, который находится между измерительными контактами. Если одна электрическая схема состоит из множества последовательных нагрузочных элементов с разными параметрами – напряжение на каждом участке цепи будет различным.

Если прибор подключить непосредственно к контактам элемента питания (например батарейки), вы увидите величину ЭДС, а вовсе не действительное значение напряжения.

Классификация вольтметров

По принципу действия измерительного модуля:

Оснащенные электромеханическим исполнительным механизмом.
Процесс измерения построен на непосредственной линейной зависимости механического движения от измеряемой величины. Стрелка размещается на рамке-обмотке, которая на свободной оси размещена внутри постоянного магнитного поля.

Когда к рамке прикладывается напряжение – вокруг нее возникает электромагнитное поле. Головка проворачивается в магнитном поле постоянного магнита.

Оснащенные электронным измерительным инструментом.
Специальный блок преобразует приложенное напряжение в импульсный или аналоговый код, который передается на блок отображения. Он в свою очередь может быть цифровым или аналоговым.

По назначению:

  • Измерение напряжения (ЭДС) постоянного тока;
  • Измерение напряжения (ЭДС) переменного тока;
  • Приборы, способные измерять импульсное напряжение;
  • Фазочувствительные. Измеряют квадратурную составляющую напряжения первой гармоники. Основное применение – звуковая аппаратура;
  • Селективные. Измеряют напряжение в виде синусоиды, в узком диапазоне частот. Настройка измерительной головки на частоту способствует более точному измерению величины;
  • Универсальные. Из названия следует, что ими можно измерять напряжение (ЭДС) в любых условиях. Как правило, оснащены наборами гасящих резисторов (шунтов).

По способу исполнения:

Переносные.
Поскольку питание для работы прибора не требуется (за исключением электронных систем), эти вольтметры занимают мало места и имеют удобный корпус. Разновидностью прибора является мультиметр. Несмотря на компактные размеры, точность измерения достаточно высока.

Стационарные.
Размещены в мощном корпусе, как правило, имеют крупную шкалу. Имеют возможность механической установки прибора как по горизонтали, так и предела измерения. Имеют более высокую стоимость, но хорошая точность позволяет применять такие приборы даже в лабораториях.

Щитовые.
Выглядят, как переносные, устанавливаются в ниши контрольных шкафов.

Важно! Технология рабочей головки позволяет вольтметрам работать постоянно, в режиме 365/24. Для непрерывного мониторинга параметров электроустановок это очень удобно.

Прибор имеет очень малое внутреннее сопротивление. Причем независимо от конструкции: механический или электронный. Во время измерения неважно, как работает вольтметр, и на каком участке измеряется напряжение. На цепь не будет оказано никакого влияния.

Как пользоваться вольтметром?

Казалось бы, чего проще – подключай и меряй. На самом деле есть несколько правил, которые мы рекомендуем выполнять.

  1. Надо знать диапазон измерений. Вольтметр – достаточно чувствительный прибор, при перегрузке обмотка рамки или электронная схема моментально выйдет из строя. Если у вас милливольтметр – не следует совать проверочные провода в розетку бытовой сети 220 вольт;
  2. Механические приборы должны быть размещены в соответствие с инструкцией. На корпусе есть обозначение вертикального или горизонтального положения корпуса;
  3. Включается в цепь вольтметр независимо от наличия нагрузки или рабочего напряжения;
  4. Внимание! Если вы измеряете напряжение более 60 вольт – пользуйтесь проводами с увеличенным изолирующим покрытием. По возможности используйте диэлектрические перчатки, особенно при измерении величин от 400 вольт и выше.

Прибор в целом достаточно примитивный. При наличии старой базы деталей, доставшейся от СССР, можно изготовить неплохой вольтметр своими руками.

Как сделать вольтметр из подручных материалов?

Прежде всего, необходима головка прибора и набор резисторов и радиодеталей.

Для установления различного диапазона измерений необходим магазин резисторов. Их подключают последовательно с прибором. На каждом будет гаситься напряжение до приемлемой величины.

Диоды нужны для измерения переменного и постоянного напряжения с помощью одного и того же прибора. Вы создаете как бы переключатель диапазонов измерения.

Подготовьте нагрузку с изменяемой величиной. Убедитесь в том, что при повороте реостата, стрелка равномерно движется от начала шкалы до ее границы.

Подключите параллельно новый прибор, и юстировочный. Меняя нагрузку, добейтесь максимально точных значений контрольного прибора. В нужном диапазоне фиксируйте нагрузку, и наносите разметку на шкалу новодела. После калибровки прибор готов к работе.

Обратите внимание

Если вы хотите получать точные измерения постоянно – проверяйте прибор не реже чем один раз в полгода.

Посмотрите видео о вольтметре. Подробно о простом. Как пользоваться вольтметром, что им измеряют и как подключить к прибору.

About sposport

View all posts by sposport

Загрузка...

Что такое вольтметр? - Определение с сайта WhatIs.

com
От

Вольтметр, также известный как измеритель напряжения, - это прибор, используемый для измерения разности потенциалов или напряжения между двумя точками в электрической или электронной цепи. Некоторые вольтметры предназначены для использования в цепях постоянного тока (DC); другие предназначены для цепей переменного тока. Специализированные вольтметры могут измерять радиочастотное (РЧ) напряжение.

Базовый аналоговый вольтметр состоит из последовательно включенного чувствительного гальванометра (измерителя тока) с высоким сопротивлением.Внутреннее сопротивление вольтметра должно быть высоким. В противном случае он будет потреблять значительный ток и тем самым нарушить работу тестируемой цепи. Чувствительность гальванометра и значение последовательного сопротивления определяют диапазон напряжений, который может отображать измеритель.

Цифровой вольтметр показывает напряжение цифрами. Некоторые из этих измерителей могут определять значения напряжения с точностью до нескольких значащих цифр. Практические лабораторные вольтметры имеют максимальные диапазоны от 1000 до 3000 вольт (В).Большинство серийно выпускаемых вольтметров имеют несколько шкал с увеличением в 10 раз; например, 0–1 В, 0–10 В, 0–100 В и 0–1000 В.

Осциллограф может использоваться для измерения низких напряжений; вертикальное смещение соответствует мгновенному напряжению. Осциллографы также отлично подходят для измерения пиковых и размахов напряжения в приложениях переменного тока и ВЧ. Вольтметрам для измерения большой разности потенциалов требуются прочные зонды, проводка и изоляторы.

В компьютерной практике стандартные лабораторные вольтметры подходят, поскольку встречающиеся напряжения умеренные, обычно от 1 до 15 В.Мониторы с электронно-лучевой трубкой (ЭЛТ) работают при напряжении в несколько сотен вольт. Типичный лабораторный вольтметр может показывать эти напряжения, но ЭЛТ-блоки должны обслуживаться только квалифицированными специалистами, поскольку напряжения достаточно высоки, чтобы привести к летальному исходу.

Последний раз обновлялся в сентябре 2005 г.

Символы мультиметра

и их значение

Кнопка 1: Кнопка удержания . Эта кнопка, обычно расположенная в верхнем левом углу мультиметров, фиксирует показания / измерения на месте после того, как вы их сняли.

Это особенно полезно, если вы работаете над проектом, требующим от вас точного измерения под рукой. Это также отличная функция, если во время тестирования щупов вы не можете полностью прочитать показания мультиметра.

Кнопка 2: Напряжение переменного тока . Этот символ мультиметра обозначается заглавной буквой «V» с волнистой линией над ней, что немного похоже на знак ударения на испанском языке.

Скорее всего, именно эту настройку вы будете чаще всего использовать для электронных измерений.Он измеряет напряжение ваших объектов, независимо от обстановки или объекта, с которым вы работаете.

Обычно вы должны ожидать увидеть показания в диапазоне от 100 до 240 вольт.

Кнопка 3: Сдвиг: Герц . Обычно это смещенное значение над параметром «Напряжение переменного тока», отмеченное «Гц». Этот символ мультиметра покажет вам частоту вашей цепи или оборудования.

Поскольку большинство из них будут работать либо на переменной, либо на фиксированной частоте, вам необходимо убедиться, что вы знаете, с какой из них вы будете работать, прежде чем начинать измерения.

Кнопка 4: Напряжение постоянного тока . Эта кнопка также представляет собой одинокую заглавную букву «V», над которой есть три дефиса (- - -), а поверх нее - одна прямая линия. Это похоже на букву V с изображением дороги поверх нее!

Это настройка, которую вы будете использовать при измерении небольших цепей, батарей и даже индикаторов!

Если вы получаете результат измерения, превышающий 30 В, это обычно плохой знак.

Кнопка 5: Непрерывность .Эта кнопка выглядит как связка закрытых скобок в ряду, как символ, обозначающий звук.

Может быть, это потому, что он сам издает звуки! Когда две точки соединены, раздастся звуковой сигнал. Это простой и отличный способ узнать, есть ли у вас обрыв или короткое замыкание.

Кнопка 6: Постоянный ток . Эта кнопка имеет те же функции, что и кнопка переменного тока (мы вернемся к этому через минуту), но вместо этого измеряет постоянный ток.Это похоже на букву «А» с надписью «дорога» наверху. Три дефиса (- - -) с одинарной чертой поверх них.

Баттон 7: Текущий Джек . Хорошо, это технически не символ мультиметра. Но по-прежнему важно знать, что он делает. Это красный валет с буквой «А» над ним. Его следует использовать только для измерения токов с помощью зажимов или красного провода.

Баттон 8: Обычный разъем . Это блэкджек с надписью «COM» над ним, обычно расположенный в центре между двумя черными гнездами.Он совместим со всеми измерениями, но должен использоваться только с черными измерительными проводами.

Кнопка 9: Кнопка диапазона . Эта кнопка обычно находится в верхней части мультиметра и имеет символ «Lo / Hi» над ней. Это поможет вам «щелкнуть» по разным диапазонам счетчиков.

Хотя сегодня подавляющее большинство мультиметров имеют автоматический выбор диапазона, вы также можете выбрать определенный диапазон на некоторых моделях - например, переключение с Ом на МегаОм.

Кнопка 10: Индикатор яркости .Как и на iPhone, это кнопка, которая позволяет сделать экран темнее или светлее, что облегчает чтение, если вы проводите измерения на открытом воздухе.

Признан - как вы уже догадались! - небольшой рисунок солнца.

Кнопка 11: Милливольт переменного тока . А теперь вернемся к серьезным символам мультиметра. Это «мВ» с волнистой линией наверху V. Он используется для тестирования цепей меньшего размера с использованием особенно низких значений напряжения переменного тока.

Переключение на милливольты поможет вам получить более точные показания.

Кнопка 12: Сдвиг постоянного тока, милливольты . Обычно он находится рядом с кнопкой «Милливольты переменного тока». Это еще один «дорожный» символ - три дефиса с прямой линией над ними. Он выполняет ту же функцию, что и милливольты переменного тока, но использует напряжение постоянного тока.

Кнопка 13: Ом . Нет, это не мантра йоги. По крайней мере, когда вы читаете символы мультиметра.Это похоже на букву Омега, и это поможет вам получить наиболее точное значение сопротивления.

Еще лучше? Эта кнопка также может помочь вам определить, перегорел ли предохранитель. Если на вашем глюкометре отображается «OL», значит, предохранитель перегорел, и вы можете избавиться от него.

В качестве примечания, убедитесь, что вы вынули предохранители из цепи, когда используете настройку сопротивления на мультиметре. Независимо от того, работаете ли вы в одиночку или в команде, около 143 электриков ежегодно умирают от поражения электрическим током.Береженого Бог бережет!

Кнопка 14: Проверка диодов . У него есть стрелка, указывающая вправо, рядом со знаком плюс. Как вы уже догадались, это говорит о том, имеете ли вы дело с хорошими или плохими диодами.

Хотя некоторые люди используют для проверки значение сопротивления, это более точно.

Кнопка 15: Емкость сдвига . Обычно это опция сдвига на кнопке «Проверка диодов», которая выглядит как две буквы «Т», обращенные друг к другу.Это измеряет вашу емкость.

Кнопка 16: Переменный ток . Эта кнопка представляет собой заглавную букву «А» с волнистой линией над ней (опять же, подумайте о знаках ударения на испанском языке).

Хотя обычно для выполнения функций, связанных с этой опцией, вам понадобится зажимное приспособление, это отличный способ убедиться, что вы знаете величину нагрузки, которую использует объект.

Баттон 17: Красный Джек . Это другой красный разъем, обычно справа от мультиметра.Над ним будут отображаться различные символы измерения. На это есть причина!

Это потому, что ваш красный домкрат измеряет практически все, кроме тока. Это означает, что он может помочь считывать температуру, рабочий цикл, частоту, сопротивление и напряжение, среди прочего.

Мы знаем, что понимание символов мультиметра временами может показаться сложной задачей, но, благодаря этому удобному руководству, мы надеемся, что вы поняли, что процесс не такой напряженный, как вы когда-то представляли!

Вольтметр постоянного тока ADALM1000: [Analog Devices Wiki]

Цель:

Этот документ служит Руководством пользователя для программного интерфейса вольтметра постоянного тока, написанного для использования с оборудованием комплекта активного обучения ADALM1000.

Фон:

ALM1000 содержит два 16-битных аналого-цифровых преобразователя 100KSPS. Эти входы напряжения часто используются для измерения изменяющихся во времени сигналов, как в интерфейсе осциллографа ALICE. Однако часто бывают случаи, когда все, что требуется, - это простые и точные измерения постоянного тока. Для этой цели предоставляется следующий интерфейс Python. Он предоставляет средства для более точной калибровки измерений, чем это предусмотрено заводской калибровкой, содержащейся на самой плате ALM1000.

Необходимые файлы:

Программа Voltmeter Tool написана на Python и требует, чтобы на компьютере пользователя была установлена ​​версия 2.7.8 или выше Python и libsmu версии 0.89. Программа импортирует только те модули, которые обычно входят в стандартные установочные пакеты Python. Для работы вольтметра требуются следующие дополнительные файлы:

Все ОС:

volt-meter-tool-1.1.pyw Запускать из исходного кода только с установленной libsum 0. 89

Окна:

Запускать из исполняемого файла Windows, включенного в рабочий стол ALICE 1.1

Направления:

Предполагается, что читатель в некоторой степени знаком с функциями и возможностями оборудования ADALM1000. Дополнительные сведения об оборудовании ADALM1000 см. В следующих документах:

Обзор ADALM1000
Аппаратное обеспечение ADALM1000
Проектная документация ADALM1000
Аналоговые входы ADALM1000 (особенно полезны)

Сначала несколько примечаний по номенклатуре, использованной в этом документе:
CA- V относится к сигналу напряжения канала A
CB- V относится к сигналу напряжения канала B.

Настройка экрана:

После запуска программы должен появиться главный экран, показанный на рисунке 1.Перед запуском программы убедитесь, что ALM1000 подключен к порту USB .

Рисунок 1 Экран вольтметра

В верхней части экрана отображаются измеренные напряжения постоянного тока для каналов A и B. Под дисплеем канала B рассчитывается и отображается разница (CA-CB) между двумя напряжениями. Ниже находятся две кнопки для запуска и остановки (паузы) цикла программы и непрерывного выполнения измерений. Внизу есть слоты для ввода калибровочных коэффициентов усиления и смещения для обоих каналов.

Калибровка вольтметра

Программа начинается с коэффициентами калибровки усиления, установленными на 1,0, и с коэффициентами калибровки смещения, установленными на 0,0. Первым шагом в процедуре калибровки является заземление обоих входных каналов. Нажмите кнопку "Выполнить". Экран должен выглядеть примерно так, как на рисунке 2, с небольшими (порядка 1 мВ) ненулевыми значениями CA Volts и CB Volts. Вы можете приостановить (кнопку остановки) программу через несколько секунд, и, похоже, вы получаете стабильные показания.

Рисунок 2 Шаг калибровки 1. Оба входа подключены к земле.

Второй шаг калибровки - ввести показание CA Volts в окно ввода CA смещения (в нем должно быть 0,0) и ввести показание CB Volts в окно ввода смещения CB. Нажмите кнопку "Выполнить". Экран должен выглядеть примерно так, как на рисунке 3, с небольшими значениями, близкими к нулю, для CA Volts и CB Volts. Вы можете приостановить (кнопку остановки) программу через несколько секунд, и, похоже, вы получаете стабильные показания.

Рисунок 3 Шаг калибровки 2, введенные значения смещения

Третий шаг калибровки - измерение известного напряжения. Источник опорного напряжения AD584 из комплекта аналоговых деталей ADALP2000 - хороший выбор. Подключите его к беспаечной макетной плате и подключите, как показано на рисунке 4. AD584 настроен как источник опорного напряжения 2,5 В путем соединения контактов 1 и 3 вместе. Подключите оба входных канала вольтметра к выходу 2,5 В AD584. Примечание: внутренние источники 2,5 В и 5 В ALM1000 недостаточно точны для этого шага (если вы не можете точно измерить их с помощью хорошего настольного цифрового мультиметра).

Рис.4 Эталонные соединения AD584 2.5 V

После двойной проверки ваших подключений нажмите кнопку «Выполнить». Экран должен выглядеть примерно так, как на рисунке 5, со значениями CA Volts и CB Volts, близкими к 2,5 В.

Рис. 5. Шаг калибровки 3. Оба входа подключены к выходу AD584.

Мы хотим рассчитать значения для усиления каналов A и B так, чтобы отображаемые измерения были равны фактическим 2.500 вольт опорного. Поправочный коэффициент усиления равен 2,500 В , деленному на нескорректированное измеренное значение. В случае канала A на рисунке 5 мы получаем 2,500 / 2,4383 или 1,0253; Типичные поправочные коэффициенты усиления составляют несколько процентов. Мы делаем это для обоих каналов и вводим результаты в окна ввода усиления, как показано на рисунке 6. Нажмите кнопку Run. Экран должен выглядеть примерно как рисунок 6 со значениями CA Volts и CB Volts, почти равными 2,5 Вольт. Если нет, попробуйте внести небольшие изменения в коэффициенты усиления.

Рисунок 6, этап калибровки 4, значения усиления скорректированы

Чтобы сохранить эти значения калибровки в файл для использования в будущем, нажмите кнопку «Сохранить». Чтобы повторно загрузить сохраненные калибровочные коэффициенты, нажмите кнопку «Загрузить». Значения сохраняются в файле с уникальным именем для данной конкретной платы ALM1000 на основе последних 14 символов серийного номера идентификатора устройства платы. Например, что-то вроде: 23230313430333_ V .cal.

Теперь ваш ALM1000 готов к точным измерениям постоянного тока от 0 до 5 В .

После калибровки точность должна быть лучше 1 мВ . Это дает разрешение 5000 отсчетов от 0 до 5 вольт. Если у вас есть настольный цифровой мультиметр с 4 и 1/2 или 5 и 1/2 цифрами, вы можете дополнительно проверить точность калибровки, измерив фактическое выходное напряжение AD584.

Настройка программы

Могут быть случаи, когда пользователь желает настроить программу для добавления дополнительных функций, таких как управление цифровыми выводами ввода / вывода на ALM1000.Это должно быть относительно легко сделать в файле программы Python. Здесь есть несколько учебных примеров Python.

Пример использования:

Чтобы продемонстрировать, как использовать Voltmeter Tool, рассмотрим схему резисторов, показанную на рисунке E1, как делитель напряжения, и мы хотим измерить напряжения на 4 узлах и напряжения на 6 резисторах. На рисунке узлы пронумерованы от N0 до N4, где N0 - это заземляющий или общий узел, относительно которого будут производиться все измерения напряжения.С помощью Voltmeter Tool мы можем одновременно измерять напряжения двух узлов и разницу напряжений между этими двумя узлами.

Рисунок E1, Схема тестовых резисторов, измерительные узлы N1 и N2

Начнем с сети, питаемой от фиксированного источника питания +5 В на узле N1, а вход канала A также подключен к N1. Вход канала B подключен к узлу N2. На рисунке E2 показаны результаты.

Рисунок E2, Измерительные узлы N1 и N2

Теперь мы можем продолжить работу с парами узлов сети, пока не заполним таблицу ниже. На рисунке E3 показаны входы вольтметра, подключенные к узлам N3 и N4. Можно измерить любую комбинацию двух узлов, и будет отображена разница напряжений между двумя узлами.

Рисунок E3, Схема тестовых резисторов, измерительные узлы N3 и N4

Рисунок E4, Измерительные узлы N3 и N4

Узел Напряжение
N0 0,00
№1 4.975
N2 4,143
N3 1,852
N4 0,819

Таблица 1 Напряжения на узлах

Из измеренных узловых напряжений (и разницы напряжений) мы можем получить напряжения на 6 резисторах.

Резистор Напряжение
R1 N1 - N2 = 0,832
R2 N2 - N0 = 4.143
R3 N2 - N3 = 2,291
R4 N3 - N4 = 0,991
R5 N4 - N0 = 1,033
R6 N2 - N4 = 3,324

Таблица 2 Напряжение резистора

По этим напряжениям и значениям резисторов можно рассчитать токи через резисторы.

Для дальнейшего чтения:

Вернуться к содержанию.

Можете ли вы доверять своему вольтметру?


Иногда я задаюсь вопросом, какому из моих портативных цифровых вольтметров я могу доверять - B&K, Fluke или Amprobe. Обычно они довольно близки, но меня беспокоит то, что я не знаю, правы ли они на носу.

Конечно, я просто разборчив, потому что мне редко требуется точность, превышающая три или четыре цифры, но было бы неплохо узнать ответ. К счастью, в наши дни существует ряд очень точных схем опорного напряжения, которые вы можете построить или купить за несколько долларов.Готовый к использованию блок производства Agilent показан на рис. 1 .

РИСУНОК 1. Этот модуль опорного напряжения за 20 долларов переключается между 2,500, 5,000, 7,500 и 10,00 вольт и имеет встроенную перезаряжаемую батарею USB.


Он выдает 2.500, 5.000, 7.500 и 10.00 вольт и стоит менее 20 долларов на eBay. Фактическое точно измеренное напряжение записано на боковой этикетке и соответствует шести цифрам. Ее сердцем является ИС опорного напряжения Analog Devices AD584 с лазерной подстройкой.

СТРОЙ СОБСТВЕННЫЙ

Или… вы можете создать свой собственный эталон из частей, хранящихся в вашем ящике для мусора. На рисунках 2 и 3 показана простая макетная плата, которую я сделал примерно за час, и схема. Единственный компонент, который у меня не было под рукой, был AD584.

РИСУНОК 2. В моем самодельном макете используется DIP AD584 с лазерной обрезкой; Выход 2.500 В с точностью до 1 мВ.



РИСУНОК 3. На схеме самодельной макетной платы могут использоваться две версии AD584, в зависимости от желаемой точности.


Существует два класса AD584 для любителей - J и K, которые определяют точность выходных сигналов. J составляет +30 мВ, а K составляет +10 мВ для их выходных напряжений 10,00 В. ИС на макетной плате - это версия K, и в спецификации указана максимальная погрешность +3,5 мВ для выхода 2,500 В. Как видите, погрешность измерения намного меньше - всего +1,0 мВ. Это одна часть из 2500. Достаточно хорошо для большинства измерений!

Ради интереса я откопал свою старую модель 630NA Triplett VOM с классной зеркальной шкалой с антипараллаксом, чтобы посмотреть, что она прочитает.Я увеличил изображение на Рис. 4 и оценил, что показание составляет 2,488 вольт.

РИСУНОК 4. Моя винтажная модель 630 Triplett VOM имеет точность в пределах 1/2% после десятилетий интенсивного использования.


В инструкции к измерителю указана точность + 1-1 / 2% от полной шкалы. Итог: Мой Triplett имел точность в пределах 1/2% в диапазоне трех вольт. Не так уж и плохо для метра старше холмов!

ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ

Я не собираюсь обсуждать влияние температуры на какие-либо эталоны напряжения, о которых я расскажу позже в этой статье, потому что это совершенно другая тема. Кроме того, это широко освещается в научных исследованиях. Температура является критически важным параметром для многих типов эталонов, но для любительских ИС влияние довольно незначительно.

Например, выходное напряжение 5.000 В AD584 изменяется только примерно на +1,25 мВ во всем промышленном диапазоне от 0 ° C (32 ° F) до 70 ° C (158 ° F). Если вам интересно, я провел температурные тесты на AD584, и результаты представлены в виде графика на рис. A на боковой панели.

Рисунок A. Температурный график выходного сигнала AD584 IC 5.000V показывает изменение всего на 2,5 мВ от 0 ° C до 70 ° C.


ЧЕРНЫЕ ЯЩИКИ

Эталоны напряжения (или стандарты) в прошлом были не такими маленькими или недорогими, как современные ИС. Они были в блестящих черных бакелитовых корпусах, которые стоили 40 долларов в долларах 1963 года. По прихоти я купил новый (на самом деле 39-летний), сделанный лабораторией Эппли на eBay, за 50 долларов. Это настоящая красота. См. Рисунок 5 для сравнения размеров с современным AD584 DIP.

РИСУНОК 5. Стандартный элемент Weston, изготовленный Eppley, был мировым стандартом первичного напряжения на протяжении более 70 лет.


На протяжении почти 80 лет (с 1911 по 1990 год) эти блестящие черные корпуса, называемые элементами Вестона, безраздельно господствовали в качестве мировых эталонов первичного и вторичного напряжения. Внутри корпуса находился простой стеклянный флакон, наполненный химикатами высокой степени чистоты. На рис. 6 показан один из флаконов Н-образной формы с химическими веществами на дне каждой ножки, заполненными жидкостью чуть выше средней точки.

РИСУНОК 6. Внутри стандартной ячейки находился стеклянный сосуд, заполненный химическими веществами, которые генерируют точное и стабильное напряжение.


Химические вещества включали сульфаты ртути и кадмия, кадмиево-ртутную амальгаму и электрод из блестящей металлической ртути в нижней части правой ноги. Платиновые провода использовались для вывода напряжения. Напряжение было создано взаимодействием этих химикатов и составляло немногим более одного вольта; 1.0193 +.0002 вольт, если быть точным.

Калибровочные лаборатории компаний по всему миру использовали эти ячейки для калибровки своих вольтметров, чтобы характеристики производимых ими электрических компонентов и оборудования были сопоставимы для всех пользователей. При использовании элементы могли подавать только несколько микроампер (никогда не более 100 мкА). Обычно лабораторный потенциометр, который использовал нулевой ток от ячейки при балансировке, использовался для генерации других точных более высоких напряжений для калибровки обычных вольтметров.

В инструкции по эксплуатации ячейки содержалось интересное предостережение: «Если ячейка закорочена на 30 минут, подождите пять недель, чтобы она восстановилась с точностью до 75 мкВ.Урок: не сокращайте их, иначе придется долго ждать.

ОТСЛЕЖИВАНИЕ НАЦИОНАЛЬНОГО БЮРО СТАНДАРТОВ (NBS)

Хотя ячейки Weston были очень стабильны, их все же нужно было периодически проверять на соответствие национальным сверхточным первичным стандартным ячейкам, расположенным в Национальном бюро стандартов (NBS) в Вашингтоне, округ Колумбия. Калибровочные лаборатории и производители элементов периодически отправляли свои элементы в Вашингтон, а NBS выдавало сертификат, в котором указывались их точные измеренные напряжения, соответствующие одному микровольту.Самый стабильный тип клеток - так называемые «насыщенные» клетки - были настолько хрупкими, что их нельзя было наклонять более чем на 45 градусов, и их приходилось переносить вручную до и от NBS.

Производители элементов

(например, Eppley) также будут поддерживать сверхточные эталоны насыщения на своих предприятиях, поэтому отдельные вторичные элементы, которые они продают, можно будет проследить до NBS. На рис. 7 показан слегка помятый сертификат, прилагаемый к моему стандартному элементу Eppley с серийным номером 864673, сертифицированный для шести цифр.Моя вторичная ячейка - это «ненасыщенный» тип, который не чувствителен к опрокидыванию и может быть отправлен обычной почтой.

РИСУНОК 7. Изготовитель предоставил сертификат калибровки вместе с каждой ячейкой сроком на один год.


НИЧЕГО НЕ ПРОСТО

Недостаточно просто владеть аккуратной ячейкой. Теперь мне нужен был «хороший» цифровой вольтметр для измерения, а не четырехзначный Fluke. Я хотел точно знать, какое было напряжение, по крайней мере с шестью или более цифрами.Итак, я проверил цену отремонтированного 7-1 / 2-значного HP: 2550 долларов. Глоток! А как насчет eBay? Как насчет старинного 6-1 / 2-значного HP3456A за 99 долларов? Бинго! Проверьте это на Рисунок 8 .

РИСУНОК 8. Через 39 лет напряжение, создаваемое этим элементом, упало всего на 0,115 милливольта.


Когда он пришел, все цифры загорелись. Однако нажатие кнопки «Тест» вызвало ошибку «-4.0000», что вызвало у меня подозрения. Итак, я закоротил входные клеммы, и он отобразил всевозможные случайные цифры, а не 0.000000 Я ожидал.

После нескольких дней разборки, измерения различных напряжений и поиска людей с той же проблемой я нашел ответ. Нехорошо! У более старых вольтметров HP3456A (как и у меня) был недостаток конструкции. Три ПЗУ на плате №4 имели тенденцию терять свою память через несколько лет. Я сказал несколько слов, которые не могу повторить.

После дополнительных исследований я нашел несколько предприимчивых экспериментаторов, которые придумали, как заменить плохие ПЗУ более современными СППЗУ, такими как 2716 или 2732.Это казалось забавным испытанием, пока я не понял, сколько часов потребуется, чтобы вытащить микросхемы, изменить контакты адреса, загрузить файлы и записать новые EPROM. Даже в этом случае он может не сработать, и его все равно придется откалибровать.

Итак… Я уступил и купил еще один HP3456A в магазине обычного тестового оборудования за втрое больше денег, и они откалибровали его в соответствии с исходными характеристиками. Когда он прибыл, я проверил, не были ли заменены ПЗУ. Большой сюрприз! Доска № A4 была полностью переработана HP.Не больше трех ПЗУ, только один большой. Надеюсь, он не умрет, как другие. На рисунках B и C на боковой панели показаны фотографии модернизации платы HP.

Компания HP модернизировала свой вольтметр HP3456A, заменив три неисправных ПЗУ одной микросхемой памяти большего размера.

РИСУНОК B. Старый HP3456A (серийный № 18467) с тремя несуществующими ПЗУ.

РИСУНОК C. Более новый HP3456A (серийный № 19178) с переработанной платой и одним ПЗУ.

Последняя глава этой истории лучше начала. Парень, который продал мне оригинальное неработающее устройство, изящно вернул мне мои 99 долларов и сказал мне оставить их как дверной упор. В общем, все сложилось к лучшему.

СЕРЬЕЗНЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ

Сертификат Figure 7 для 39-летней черной красавицы был 1,01928 вольт. Однако было известно, что некоторые элементы Weston с годами теряли небольшое количество напряжения; около 30 мкВ / год: -30 мкВ x 39 лет = -1560 мкВ (1.56 мВ). Немного!

С моим недавно приобретенным и откалиброванным HP3456A в руке Рисунок 8 показал фактические потери, и они были намного меньше: 1,019280V - 1,019165V = 115 мкВ, то есть потеря 0,115 мВ за 39 лет. Удивительный! Возможно, меньшие потери были связаны с новым состоянием ячейки и безопасным хранением на складе все это время. Кто знает?

НОВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ

Между тем время шло, и появлялись новые технологии, бросающие вызов ячейке Вестона.В данном случае именно джозефсоновский переход оказался в 1000 раз точнее и стабильнее.

В 1962 году аспирант Кембриджского университета по имени Брайан Джозефсон вывел серию уравнений, которые постулировали, что два сверхпроводящих электрода, разделенных тонким слоем изоляции, образуют специальный переход, известный теперь как переход Джозефсона. Если на электроды подавали микроволновый сигнал переменного тока, пары куперовских электронов туннелируют через изолятор и создают крошечное напряжение постоянного тока милливольтного уровня на электродах.Важность заключалась в том, что значение крошечного постоянного напряжения можно было привязать к частоте микроволнового сигнала. Другими словами, точная частота будет давать точное напряжение каждый раз.

Несколько милливольт не были очень полезным источником калибровки, поэтому разработчики изготовили структуру типа интегральной схемы, которая имела массив из тысяч крошечных переходов, все последовательно соединенных друг с другом. Потребовалось 20 208 крошечных переходов для получения одного вольт и почти 300 000 для получения 10 вольт. На рис. 9 показан вид под микроскопом ранней одно-вольтовой версии.Если вы присмотритесь, вы можете увидеть змеевидный ряд переходов, хотя весь чип был всего около 3/4 дюйма в ширину.

РИСУНОК 9. На этом увеличенном изображении сверхпроводящей решетки джозефсоновских переходов имеется 20 208 крошечных переходов, которые генерируют 1 000 000 вольт. Фотография любезно предоставлена ​​NIST.


Рис. 10 представляет собой вид типичной сложной лабораторной установки, в которой используется несколько цилиндрических дьюаров с жидким гелием (произносится как «do’-ers») для охлаждения интегрированных решеток до четырех градусов выше абсолютного нуля и подачи микроволновой энергии на переходы.

РИСУНОК 10. В стандартной установке первичного напряжения используется резервуар с жидким гелием для охлаждения матрицы джозефсоновских переходов внутри него до 40 К. Фото любезно предоставлено NIST.


Рисунок 11 - очень упрощенная схема расположения переходов, показывающая поток точного микроволнового сигнала.

РИСУНОК 11. Значение выхода постоянного тока на этой упрощенной диаграмме решетки привязано к частоте входной микроволновой мощности.


Типичные частоты около 75 ГГц. Также для простоты не показаны токовые провода смещения, которые определяют рабочую точку массива и полярность выходов постоянного тока.

В настоящее время 10-вольтовые системы стандарта напряжения Джозефсона (JVS) расположены более чем на 70 объектах по всему миру, и пока мы говорим, разрабатываются новые, более компактные и программируемые системы. Однако все это развитие произошло не в одночасье. Прошло несколько десятилетий, прежде чем первая практическая система была готова для повседневного использования, за исключением лабораторных условий, которыми управляют доктора философии.

Если вы хотите узнать еще больше о джозефсоновских переходах, в Интернете есть немало научных статей. Также проверьте Википедию.

Кстати, если у вас есть лишние деньги, вы можете купить программируемый прибор Джозефсона на 10 В под ключ в NIST (Национальный институт стандартов и технологий) по выгодной цене в 220 600 долларов. Или… вы можете построить его в подвале.

МОИ СЧЕТЧИКИ ТОЧНЫ ИЛИ НЕТ?

Наконец, я проверил все вольтметры в своем магазине на 5.Опорный сигнал ИС 00000V, как показано на рис. 12 .

РИСУНОК 12. Мой цифровой мультиметр Fluke расположен прямо на носу по сравнению с прецизионным источником напряжения.


Это было своего рода разочарованием, потому что ВСЕ счетчики были прямо на носу, включая некоторые аналоговые панельные счетчики. Так что теперь у меня нет сомнений в точности любых измерений постоянного напряжения, которые я сделаю в будущем.

Вы можете задаться вопросом, зачем нужно периодически калибровать счетчики, если они всегда кажутся правильными.Ответ прост. В юности я недолго проработал в калибровочной лаборатории крупной аэрокосмической компании и задал супервайзеру тот же вопрос. Он сказал: «Вы можете подумать, что с ними все в порядке, но они могли быть выброшены или вырублены на [производственной] линии. Никогда не узнаешь, пока не проверишь их.

УПАКОВКА

Хотя было бы весело иметь свой собственный сверхточный прибор Джозефсона мирового класса в вашем подвале, доставка жидкого гелия каждый месяц может удивить соседей.

Вместо этого вы можете легко построить или купить идеальный источник опорного напряжения IC и не беспокоиться о точности ваших измерителей. По крайней мере, вы будете точно знать, какому счетчику можно доверять. NV


Стандарты напряжения Список деталей

ТОВАР ОПИСАНИЕ ПОСТАВЩИК
C1, C2 Конденсатор, 0,1 мкФ, 50 В Digi-Key, P4525-ND
D1 Диод, 1N914 Digi-Key, 1N914BCT-ND
Светодиод светодиод, красный Ящик для мусора
R1 Резистор, 20 кОм Digi-Key, 20KQBK-ND
U1 Регулятор, 15 В, 100 мА, 78L15 Цифровой ключ, MC78L15ACPFS-ND
U2 Опорное напряжение, AD584K Цифровой ключ, AD584KNZ-ND
SW1 Переключатель сдвижной, SPDT Digi-Key, EG1903-N
ТП1-4 Столб для переплета, пара, красно-черный Jameco 77691 (получите три пары)
Макетная плата Макетная плата без пайки Jameco 2155452
Аккумулятор (2) 9В щелочной Walmart
Держатель (2) Держатель батареи, 9 В Digi-Key, BH9VW-ND

Определение вольтметра Merriam-Webster

вольт · метр · тер | \ ˈVōlt-ˌmē-tər \ : Прибор (например, гальванометр) для измерения в вольтах разности потенциалов между различными точками электрической цепи.

Что такое вольтметр? - Определение и использование - Урок физики [видео 2021 года]

Обычное использование

Приведенные выше примеры являются типичными примерами того, как может быть полезно измерение напряжения на обычных, повседневных устройствах. В современном мире напряжение используется во многих приложениях в самых разных величинах. Линии электропередачи несут электричество с различным уровнем высокого напряжения, до сотен тысяч вольт, что намного больше, чем 120 вольт в вашей розетке. Электроника в устройстве, которое вы используете для чтения этого урока, требует точного контроля напряжения, но работает только от нескольких вольт и может быть чувствительной к долям вольта. Как вы понимаете, для этих самых разнообразных приложений существуют разные типы вольтметров.

Вольтметры, предназначенные для измерения опасно высоких напряжений, например, на линиях передачи, имеют большие зонды с дополнительной электрической изоляцией между контрольными точками и пользователем, чтобы предотвратить поражение пользователя электрическим током. Другие вольтметры предназначены для измерения очень низких уровней напряжения на очень маленьких объектах с высокой точностью, например, на компьютерных микросхемах. Вольтметры для этих применений могут быть очень маленькими и специально разработаны для минимизации или устранения нежелательных шумов от разности потенциалов, которые существуют в воздухе естественным образом или из-за близлежащей электроники.

Хотя сегодня на рынке существует множество различных типов вольтметров, наиболее часто используемый вольтметр - это портативное устройство с дисплеем и двумя электрическими выводами. Провода подключаются к двум точкам цепи, и уровень напряжения отображается на дисплее. Когда это соединение установлено, в счетчик протекает незначительное количество тока. Величина протекающего тока остается пренебрежимо малой за счет очень большого значения сопротивления в измерителе.Небольшой ток, протекающий в счетчик, проходит через проволочную петлю, расположенную рядом с магнитом. Когда ток течет по проволочной петле в магнитном поле, петля испытывает силу, которая заставляет ее вращаться. Эта сила напрямую связана с величиной тока в проводе, а сама величина тока связана с напряжением между выводами на измерителе. Петля сконструирована так, что она может свободно вращаться, и, прикрепив иглу к петле, можно визуализировать эту силу и, следовательно, напряжение.

В настоящее время редко можно найти специальный вольтметр, потому что они обычно являются частью мультиметра . Как следует из названия, мультиметры измеряют несколько значений: обычно напряжение, ток и сопротивление. У них также обычно есть выбираемая или автоматическая регулировка чувствительности. Кроме того, современные мультиметры не используют традиционные петли из проводов и магнитных полей, а используют более совершенные электронные технологии, которые легче и дешевле в производстве. А современные мультиметры обычно отображают измерения в цифровом виде, а не с помощью стрелочного манометра.

Наконец, вольтметры используются в устройствах, которые явно не измеряют напряжение, а фактически используют напряжение для определения других физических свойств. Обратите внимание на игольчатые манометры, которые используются на звуковом оборудовании для контроля уровня звука. Фактически это вольтметр, подключенный к датчику в микрофоне. Звуковое давление, падающее на микрофон, перемещает катушку провода, окруженную магнитом. Когда проволока движется в магнитном поле, на проволоке возникает напряжение, которое отклоняет иглу. Практически любой стрелочный датчик, с которым вы сталкиваетесь, работает по тому же принципу, включая датчики на приборной панели вашего автомобиля, которые контролируют такие вещи, как температура двигателя, количество топлива или скорость.

Краткое содержание урока

Вольтметры используются для измерения напряжения в электрической цепи. Измерение напряжения с помощью вольтметров - основная потребность многих инженеров, ученых и техников, и без них наша современная технология не могла бы существовать. Существует множество вольтметров для различных применений, но простые вольтметры, доступные в местных магазинах, могут пригодиться любому, кому необходимо устранять электрические проблемы на обычных современных устройствах или в автомобилях и домах.

Вольтметр против мультиметра: что лучше всего подходит для ваших нужд?

У вас возникли проблемы с определением, какой из них подойдет вам - вольтметр или мультиметр? Если вы читаете эту статью, значит, вы должны иметь некоторое представление об основных различиях между ними; однако никогда не помешает перепроверить то, что вы знаете. И, если вы не знаете, читайте дальше, чтобы понять, что вам нужно.

Давайте сначала поговорим о вольтметре

Вольт - это единица измерения разности потенциалов между двумя узлами.Вольтметр измеряет эту разницу и выдает результаты в вольтах. Некоторые вольтметры сконструированы таким образом, что они могут хорошо работать с переменным током, с постоянным током, в то время как другие способны измерять и то, и другое.

Внутри вольтметра находится токоведущая катушка с тонким проводом. Катушка подвешивается вокруг внешнего магнитного поля, после чего вы подключаете зажимы или провода на устройстве к источнику питания, который вы хотите измерить. На следующем этапе через вольтметр протекает ток.Затем ток вступает в реакцию с магнитным полем вокруг катушки, которое начинает вращаться в ответ.

Вращение приводит к перемещению стрелки аналогового вольтметра, и именно так вы узнаете (прочитаете), что такое напряжение. Однако цифровой вольтметр версии работает несколько иначе, он более устойчив к внешним магнитным помехам и не подвержен риску повреждения.

Затем идет мультиметр

Как и вольтметр, вы можете регистрировать напряжение с помощью мультиметра, и он может измерять омы и амперы, единицы сопротивления и ток, соответственно.Высококачественные устройства также могут измерять другие параметры, такие как температура, индуктивность, емкость, частота, относительная влажность и кислотность.

Диапазон мультиметра варьируется от 200 мВ до 2000 вольт, что означает, что вы можете использовать их в различных общих цепях с большой степенью точности. Кроме того, аналоговые мультиметры называются «ВОМ», что означает «напряжение-ом-ампер». Новые цифровые модели часто обозначаются аббревиатурой «DMM» от, как вы уже догадались, «Цифровой мультиметр».

Это связано с тем, что для разных измерений требуются разные внутренние резисторы для получения точных измерений, вы даже можете найти разные внешние порты, к которым необходимо подключить тестовые провода, поскольку это помогает получить точные показания.

Однако мультиметр может стоить вам немного дороже, и цена увеличивается в зависимости от количества измеряемых параметров и других важных факторов, таких как ток и напряжение, с которыми он может работать. Кроме того, цифровая модель может быть дороже аналоговой, но для базовых домашних задач вам не понадобится одна дорогая.

В заключение мы хотели бы сказать, что разница между ними довольно очевидна. Если вам нужно измерить напряжение, вам достаточно вольтметра, но если вы хотите измерить напряжение и другие параметры, такие как сопротивление и ток, вам придется использовать мультиметр.Наиболее существенная разница в обоих устройствах будет заключаться в том, покупаете ли вы цифровую или аналоговую версию.

Связанный продукт: Power Monitor

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *