Netzspannungsvoltmeter mit erweiterter Skala und Lichtsignalisierung. Enzyklopädie der Technologien und Methoden Auto-Voltmeter zum Selbermachen mit erweiterter Skala

Etwas über Messungen

1.1. Erweiterung der Messgrenzen für Amperemeter und Voltmeter. Zeiger-(elektromechanische) Amperemeter und Voltmeter enthalten ein Messwerk (Mikro- oder Milliamperemeter), einen Messumformer: Shunts oder zusätzliche Widerstände zur Erweiterung der Messgrenzen und ein Gleichrichtersystem, wenn die Messung von Wechselströmen und -spannungen vorgesehen ist. Messmechanismen des magnetoelektrischen Systems werden am häufigsten in elektromechanischen Zeigergeräten verwendet. Die Hauptmerkmale einiger von ihnen sind in der Tabelle aufgeführt. 1.

Tabelle 1
Messgeräte für magnetoelektrische Systeme

Die Erweiterung der Strommessgrenze erfolgt durch Parallelschaltung des Shunts zum Messgerät. Bei Multi-Limit-Geräten ist es praktischer, nicht für jede Messgrenze einen eigenen Shunt zu haben, sondern den sogenannten Universal-Shunt. Dabei kann auf einfache Steckdosen, Klemmen oder einen herkömmlichen Schalter verzichtet werden, während bei einzelnen Shunts die gewünschte Messgrenze nur über einen speziellen Umschalter ausgewählt werden kann. Andernfalls steht das Messwerk (Milli- oder Mikroamperemeterrahmen) im Moment des Umschaltens unter mehrfacher Stromüberlastung mit allen sich daraus ergebenden Folgen.

Reis. 1. Schema eines Mehrbereichs-Amperemeters mit einem „universellen“ Shunt.

Um die Messgrenze des Messgeräts P (Abb. 1) um das N-fache des Stroms (I 1 = NI n) zu erweitern, ist ein Shunt mit Widerstand erforderlich:

wobei r der Innenwiderstand des Messgeräts ist.

Die Komponenten des Shunt-Widerstands werden durch die Formeln bestimmt:

Erweiterung des Spannungsbereichs Dies erfolgt durch Einschalten eines zusätzlichen Widerstands in Reihe mit dem Messgerät. Schemata von Multi-Limit-Voltmetern sind in Abb. 1 dargestellt. 2. Der Widerstandswert jedes zusätzlichen Widerstands für das in Abb. gezeigte Voltmeter. 2, a, wird durch die Formel bestimmt:

wobei U die gewählte Messgrenze ist; Ich und - der Strom der Gesamtauslenkung des Zeigers des Messgeräts; r - Innenwiderstand des Messgeräts.

Für ein Voltmeter, das gemäß der in Abb. gezeigten Schaltung hergestellt wurde. 2, b, der Widerstand zusätzlicher Widerstände wird nach den Formeln berechnet:

usw. für jede weitere Messgrenze.

Reis. Abb. 2. Schema eines Multi-Limit-Voltmeters mit separaten Zusatzwiderständen (a) und mit zusammengesetzten Widerständen (b).

Bei Voltmetern niedriger Genauigkeitsklasse ist die Verwendung von drahtlosen Widerständen zulässig. Darüber hinaus ist es praktischer, jeden zusätzlichen Widerstand aus zwei Widerständen zu machen. Dadurch lässt sich der erforderliche Widerstand leichter bereitstellen. Beispielsweise können 327,91 kOhm erhalten werden, indem ein Widerstandspaar mit der gewünschten Widerstandsabweichung vom Nennwert ausgewählt wird, und zwar aus Widerständen mit einem Nennwiderstand von 330 kOhm (20 oder 10 %-Reihe) und 910 Ohm (5 %-Reihe).

Geräte, die ein Gleichrichtersystem enthalten , ermöglichen die Messung von Spannungen und Strömen mit Frequenzen bis zu mehreren zehn Kilohertz in praktisch einheitlichem Maßstab, mit Ausnahme eines kleinen Bereichs am Anfang. Die gemessenen Wechselströme und Spannungen werden von Halbleitergleichrichtern in einen Gleichstrom umgewandelt, der von einem magnetoelektrischen Messgerät erfasst wird. Das Gleichrichtersystem kann nach einem Halbwellen- oder Zwei-Halbwellen-(Brücken-)Schema aufgebaut sein.

Reis. Abb. 3. Schema des Messgeräts mit einem Halbwellen- (a) und zwei Halbwellen- (b) Gleichrichtersystem und Stromdiagrammen.

In einer Halbwellenschaltung (Abb. 3, a) dient der Widerstand R dazu, den Widerstand des Gleichrichterteils für Ströme in beide Richtungen auszugleichen, und sein Widerstand wird gleich dem Innenwiderstand des Messgeräts r gewählt. Bei der Messung eines sinusförmigen Stroms mit einem Effektivwert I beträgt der durchschnittliche gleichgerichtete Wert des Stroms, der den Zeiger des Messgeräts auslenkt, I cf 0,45 I. Daher beträgt beim Strom die Gesamtabweichung des Messgeräts I und der begrenzende Effektivwert des Wechselstroms gemessen vom Gleichrichterteil des Geräts beträgt:

In einer Vollwellenschaltung (Abb. 3, b) wird eine höhere Empfindlichkeit erreicht. In dieser Schaltung ist das P-Meter in der Diagonale der aus vier Dioden gebildeten Brücke enthalten. Dabei durchfließt der Strom das Messgerät in beiden Halbwellen in gleicher Richtung. Daher beträgt der durchschnittliche gleichgerichtete Wert des Stroms I srv 0,9 I und der Grenzwert des gemessenen Stroms I p 1,11 I und. Der Nachteil einer Vollwellenschaltung im Vergleich zu einer Einzelhalbwellenschaltung besteht darin, dass sich der unebene Bereich am Anfang der Skala aufgrund einer Abnahme der an jede Diode angelegten Spannung etwas ausdehnt. In praktischen Schaltungen sind anstelle zweier benachbarter Dioden (z. B. VD1 und VD2 oder VD3 und VD4) manchmal Widerstände mit einem Widerstandswert von mehreren tausend Ohm enthalten. Dies verschlechtert zwar die Empfindlichkeit des Geräts, erhöht aber die Temperaturstabilität und verbessert die Gleichmäßigkeit der Skala.

Die Skalen der Instrumente des Gleichrichtersystems sind auf die Effektivwerte des Sinusstroms kalibriert (Absätze 1.23, 1.24). Weicht die Kurvenform des gemessenen Stroms von einer Sinuskurve ab, so entsteht je nach Formfaktor der Kurve ein Fehler kφ \u003d I / I cv (siehe zum Beispiel Absatz 1.26).

Bei der Herstellung eines Voltmeters (Amperemeter) des Gleichrichtersystems ist es notwendig, die Daten seines Gleichrichterteils zu kennen: Gesamtabweichungsstrom I n, Gesamtabweichungsspannung U n und Nennwiderstand gegen Wechselstrom r n = U n / I n, die empirisch in Analogie zu der in S. 15 beschriebenen Methode ermittelt werden kann. 1.2 und 1.3.

1.2. Messung des Innenwiderstands eines Mikroamperemeters Dies kann durch Anschließen an eine Stromquelle über einen variablen Widerstand erfolgen. Durch Ändern des Widerstandswerts wird ein solcher Strom I p eingestellt, dass der Pfeil des Geräts vom Vollausschlag abweicht. Als nächstes wird das Gerät mit einem Widerstand mit dem Widerstand Rsh überbrückt, so dass der durch das Gerät fließende Strom I etwa die Hälfte des gesamten Abweichungsstroms I p beträgt.

Wenn der Widerstand des Rahmens R (Innenwiderstand des Mikroamperemeters) viel geringer ist als der zusätzliche Widerstand (der enthaltene Teil des variablen Widerstands), ändert sich der Gesamtstrom im Stromkreis nach dem Anschließen des Shunts an das Gerät nicht wesentlich und der Strom durch Rsh kann als Ish \u003d I p - I betrachtet werden. Da bei Parallelschaltung rI \u003d R w I w ist, kann der Widerstand des Geräterahmens nach der Formel berechnet werden: r \u003d R w (I p / Ich - 1).

Die Verwendung des Widerstands R W mit einer Abweichung vom Nennwert von ± 5 % führt zu einem in der Amateurpraxis durchaus akzeptablen Messfehler.

1.3. Messung des Eingangswiderstands eines Voltmeters kann mit einer Stromquelle durchgeführt werden, deren Innenwiderstand im Vergleich zum Eingangswiderstand des Voltmeters vernachlässigbar ist. Eine solche Quelle kann ein Gleichrichter, eine „frische“ Batterie oder eine Zelle, eine geladene Batterie, sein.

Der Eingangswiderstand eines Voltmeters, insbesondere eines Röhren- oder Transistormessgeräts, ist normalerweise recht groß. Ein solches an die Batterie angeschlossenes Voltmeter zeigt den Wert der Batterie-EMK (E) an. Um die Genauigkeit der Messungen zu verbessern, ist es wünschenswert, die Spannung der Stromquelle und die Messgrenze des Voltmeters so zu wählen, dass der Pfeil nahezu vom Vollausschlag abweicht. Danach wird zwischen der Spannungsquelle und dem Eingang des Voltmeters ein Widerstand geschaltet, dessen Widerstandswert R hinreichend genau bekannt ist. Aufgrund des Spannungsabfalls an diesem Widerstand sinkt der Voltmeter-Anzeigewert auf den Wert U. Nun lässt sich der Eingangswiderstand des Voltmeters nach folgender Formel ermitteln:

Voltmeter (separat oder im Ampere-Voltmeter enthalten), bei denen beim Übergang von einer Messgrenze zur anderen zusätzliche Widerstände umgeschaltet werden, haben bei unterschiedlichen Messgrenzen unterschiedliche Eingangswiderstände. Solche Geräte werden üblicherweise durch den Eingangswiderstand, bezogen auf ein Volt der Skalengrenze, charakterisiert. Dieser Widerstand bleibt für ein gegebenes Voltmeter in allen Grenzen unverändert.

1.4. Merkmale der Messung von Gleichspannungen sind, dass der Anschluss eines Voltmeters zu einer Verringerung des Gesamtwiderstands des Schaltungsabschnitts führt, zu dem das Voltmeter parallel geschaltet ist. Die relative Widerstandsabnahme wird durch das Verhältnis R c / (R in + R c) bestimmt, wobei R c der Gesamtwiderstand des Stromkreises zwischen den Schaltpunkten des Voltmeters ist und R in = R ext + R und \ u003d U p / I und ist der Eingangswiderstand des Voltmeters. Das Voltmeter hat kaum Einfluss auf den Schaltungsmodus bei R in » R c. Diese Bedingung wird in der Praxis nicht immer vollständig erfüllt, daher werden in Diagrammen industrieller Gerätekonstruktionen, auf Spannungskarten und in Betriebsartentabellen häufig nicht nur die Werte angegeben, sondern auch der Gerätetyp, der verwendet wird sie werden gemessen. Wenn Messungen in Stromkreisen mit sehr hohem Widerstand durchgeführt werden müssen und insbesondere wenn der Anschluss eines Voltmeters den Modus der untersuchten Kaskade erheblich beeinflusst, wird empfohlen, ein elektronisches Voltmeter mit einem viel höheren Eingangswiderstand zu verwenden.

1.5. Merkmale der Gleichstrommessung aufgrund der Tatsache, dass das Gerät im untersuchten Stromkreis in Reihe geschaltet ist. Dies führt zu einer Erhöhung des Gesamtwiderstands des Stromkreises und einer Verringerung des Stroms darin. Der Einfluss des Geräts auf den Schaltungsmodus ist umso geringer, je kleiner der Spannungsabfall an ihm im Vergleich zur im Stromkreis wirkenden Spannung ist.

Wenn im untersuchten Stromkreis ein pulsierender oder gepulster Strom fließt, reagiert das magnetoelektrische Gerät auch auf den Gleichstromanteil dieses Stroms. In diesem Fall wird parallel zum Gerät ein Hochleistungskondensator geschaltet, der für die variable Stromkomponente einen deutlich geringeren Widerstand aufweist als das Messgerät selbst. Darüber hinaus wird der Einschaltort des Geräts in einem Stromkreis mit variabler Komponente so gewählt, dass einer seiner Anschlüsse direkt oder über einen großen Kondensator mit dem Gehäuse verbunden ist.

1.6. Strommessung mit einem Voltmeter Besonders praktisch, wenn es aus irgendeinem Grund unerwünscht oder technisch schwierig ist, den Stromkreis zu unterbrechen, um das Amperemeter einzuschalten. Dabei wird der Spannungsabfall an dem Widerstand gemessen, durch den der gemessene Strom fließt. Wenn der Widerstandswert des Widerstands bekannt ist (oder speziell gemessen wird), wird der gewünschte Strom nach dem Ohmschen Gesetz bestimmt: I \u003d U / R, wobei I der Strom ist, mA; U – Voltmeter-Anzeige, V; R ist der Widerstandswert des Widerstands, dessen Spannungsabfall mit einem Voltmeter gemessen wurde, kOhm. Es ist zu beachten, dass der Widerstand des Voltmeters mindestens 10-20 Mal höher sein sollte als der Widerstand des Widerstands, an dem der Spannungsabfall gemessen wird.

1.7. Merkmale der Messung von Wechselspannungen und -strömen In Schaltungen, in denen auch ein konstanter Anteil vorhanden ist, besteht er hauptsächlich darin, dass das magnetoelektrische Gerät mit einem Gleichrichtersystem auch auf diesen Anteil reagiert. Eine andere Sache ist ein elektronisches Messgerät mit geschlossenem Eingang, d.h. mit einem Eingangskondensator, der zwischen den Eingangsanschluss und die Geräteschaltung geschaltet ist. Allerdings verfügt ein Amateur nicht immer über ein solches Gerät.

Durch die Messung von Wechselspannungen mit einem herkömmlichen Ampere-Voltmeter können Sie den Einfluss der Konstantkomponente eliminieren, wenn Sie das Gerät über einen Kondensator ausreichend großer Kapazität an den Messkreis anschließen. Die Kapazität sollte so bemessen sein, dass der Widerstand des Kondensators bei einer bestimmten Frequenz viel geringer ist als der Eingangswiderstand des Voltmeters. Beispielsweise kann für den unteren Teil des Audiofrequenzbereichs mit einem Eingangswiderstand eines Voltmeters von 20 kOhm/V ein 1 μF-Kondensator verwendet werden. Für höhere Frequenzen kann die Kapazität des Kondensators verringert werden. Gleichzeitig ist zu beachten, dass mit zunehmender Frequenz auch der Frequenzfehler des Voltmeters zunimmt, da die Messwerte des Geräts nicht nur wie bei der Messung von Gleichspannungen vom aktiven Widerstand, sondern auch von der Reaktanz abhängen , d.h. vom Gesamtwiderstand des Gerätes. Hier ist die Reaktanz hauptsächlich auf das Vorhandensein von Schleifeninduktivitäten, zusätzlichen Widerständen (insbesondere Drahtwiderständen) und anderen Faktoren zurückzuführen.

Es ist bequemer, Wechselströme in debuggten Stromkreisen mit der Voltmeter-Methode zu messen (Abschnitt 1.6).

Bei der Messung von Wechselspannungen oder -strömen ist es wichtig, den richtigen Ort für den Anschluss des Geräts an den zu untersuchenden Stromkreis zu wählen. Es ist wünschenswert, das Gerät so einzuschalten, dass das Potenzial des Anschlusspunkts des Geräts möglichst nahe am „Erde“-Potenzial liegt, und noch besser, wenn eine der Sonden geerdet ist.

© „Enzyklopädie der Technologien und Methoden“ Patlakh V.V. 1993-2007

Und obwohl wir uns längst an digitale Voltmeter gewöhnt haben, findet man Zeigermessgeräte immer noch in der Natur.

In einigen Fällen kann ihre Verwendung bequemer und praktischer sein als die Verwendung moderner digitaler Geräte.

Wenn Ihnen ein Zeigervoltmeter in die Hände gefallen ist, ist es ratsam, seine Haupteigenschaften herauszufinden. Sie sind anhand der Skala und der Beschriftung leicht zu erkennen. Ich habe ein eingebautes Voltmeter in die Hände bekommen M42300.

Unten unter der Skala befinden sich in der Regel mehrere Symbole und das Modell des Geräts wird angezeigt. Das Symbol in Form eines Hufeisens (oder eines gebogenen Magneten) bedeutet also, dass es sich um ein Gerät eines magnetoelektrischen Systems mit einem beweglichen Rahmen handelt.

Auf dem nächsten Bild sehen Sie ein solches Hufeisen.

Der horizontale Strich zeigt an, dass das Messgerät für den Betrieb mit Gleichstrom (Spannung) ausgelegt ist.

Hier lohnt es sich zu klären, warum wir von Gleichstrom sprechen. Es ist kein Geheimnis, dass nicht nur Voltmeter Zeiger sind, sondern auch eine Vielzahl anderer Messgeräte, zum Beispiel das gleiche analoge Amperemeter oder Ohmmeter.

Die Wirkung jedes Zeigergeräts beruht auf der Auslenkung der Spule im Feld des Magneten, wenn ein Gleichstrom durch diese Spule fließt. Um die Messwerte auf der Skala des Instruments mit einem Pfeil anzuzeigen, muss der Strom konstant sein.

Wenn sie variabel ist, weicht der Pfeil mit der Frequenz des Wechselstroms, der durch die Spulenwicklung fließt, nach rechts und links aus. Um die Größe von Wechselstrom oder Wechselspannung zu messen, ist im Messgerät ein Gleichrichter eingebaut.

Deshalb wird unter der Skala des Geräts angegeben, mit welcher Stromart es arbeiten kann: Gleich- oder Wechselstrom.

Weiter auf der Skala des Geräts können Sie eine ganze Zahl oder eine Bruchzahl finden, z 1,5 ; 1,0 und dergleichen. Dies ist die Genauigkeitsklasse des Instruments, ausgedrückt in Prozent. Es ist klar, dass die Messwerte umso genauer sind, je kleiner die Zahl ist.

Sie können auch ein solches Zeichen sehen – zwei sich im rechten Winkel schneidende Linien. Dieses Symbol zeigt an, dass sich das Gerät in einer vertikalen Arbeitsposition befindet.

In horizontaler Position sind die Messwerte möglicherweise ungenauer. Mit anderen Worten, das Gerät kann „lügen“. Es ist besser, ein Zeigervoltmeter mit einem solchen Symbol senkrecht in das Gerät einzubauen und eine starke Neigung auszuschließen.

Ein solches Zeichen weist jedoch darauf hin, dass die Arbeitsposition des Geräts horizontal ist.

Ein weiteres interessantes Zeichen ist ein fünfzackiger Stern mit einer Zahl darin.

Dieses Zeichen weist darauf hin, dass die Spannung zwischen dem Gerätekörper und seinem magnetoelektrischen System 2 kV (2000 Volt) nicht überschreiten darf. Beim Betrieb eines Voltmeters in Hochspannungsanlagen ist darauf zu achten. Wenn Sie planen, es an einem 12- bis 50-Volt-Netzteil zu verwenden, müssen Sie sich keine Sorgen machen.

Wie liest man die Messwerte von der Skala eines Zeigervoltmeters ab?

Für diejenigen, die zum ersten Mal die Skala des Geräts sehen, stellt sich eine durchaus berechtigte Frage: „Aber wie liest man die Messwerte ab?“ Auf den ersten Blick ist nichts klar.

Eigentlich ist alles einfach. Um die minimale Teilung der Skala zu bestimmen, müssen Sie die nächstgelegene Zahl (Zahl) auf der Skala ermitteln. Wie wir auf der Skala unseres M42300 sehen können, beträgt dieser 2.

Als nächstes zählen wir die Anzahl der Leerzeichen zwischen den Zeilen bis zur ersten Zahl oder Zahl – in unserem Fall bis 2. Es sind 10 davon. Dann dividieren wir 2 durch 10, wir erhalten 0,2. Das heißt, der Abstand von einem kleinen Strich zum nächsten beträgt 0,2 Volt.

Hier haben wir die minimale Teilung der Skala gefunden. Wenn also der Pfeil des Geräts um 2 kleine Teilstriche abweicht, bedeutet dies, dass die Spannung 0,4 V beträgt ( 2*0,2V=0,4V).

Praxisbeispiel.

In Anwesenheit des bereits bekannten eingebauten Voltmeters Modell M42300. Das Gerät ist für die Messung von Gleichspannungen bis 10 Volt ausgelegt. Der Messschritt beträgt 0,2 Volt.

Wir befestigen zwei Drähte an den Anschlüssen des Voltmeters ( Polarität beachten!) und schließen Sie eine leere 1,5-Volt-Batterie oder eine beliebige andere an.

Dies sind die Messwerte, die ich auf der Skala des Geräts gesehen habe. Wie Sie sehen, beträgt die Batteriespannung 1 Volt ( 5 Teilungen * 0,2 V = 1 V). Während des Fotografierens bewegte sich die Voltmeternadel hartnäckig an die Spitze der Skala – die Batterie gab die letzten „Säfte“ aus.

Es stellte sich heraus, dass der vom Zeigervoltmeter verbrauchte Strom nur 1 Milliampere betrug ( 1mA). Es reicht aus, wenn der Pfeil auf den vollen Maßstab abweicht. Das ist sehr wenig. Lassen Sie mich meinen Standpunkt erklären.

Es stellt sich heraus, dass das Zeigervoltmeter wirtschaftlicher ist als das digitale. Urteilen Sie selbst, jedes digitale Messgerät verfügt über ein Display (LCD oder LED), einen Controller sowie Pufferelemente zur Steuerung des Displays. Und das ist nur ein Teil seines Plans. All dies verbraucht Strom, setzt eine Batterie oder einen Akkumulator ein. Und wenn bei einem Voltmeter mit Flüssigkristallanzeige der Stromverbrauch gering ist, ist der Stromverbrauch bei aktiver LED-Anzeige bereits erheblich.

Es zeigt sich also, dass es bei tragbaren Geräten mit eigener Stromversorgung manchmal sinnvoller ist, ein klassisches Zeigervoltmeter zu verwenden.

Beim Anschluss eines Voltmeters an einen Stromkreis sind einige einfache Regeln zu beachten.

Erstens muss ein Voltmeter (beliebig, auch digital, sogar Zeiger) parallel zum Stromkreis oder Element geschaltet werden, dessen Spannung gemessen oder gesteuert werden soll.

Zweitens sollte der Betriebsbereich der Messungen berücksichtigt werden. Es ist leicht zu erkennen – schauen Sie einfach auf die Skala und ermitteln Sie die letzte Zahl auf der Skala. Dies ist die Grenzspannung für die Messung mit diesem Voltmeter. Natürlich gibt es auch Universalvoltmeter mit wählbarer Messgrenze, aber jetzt sprechen wir von einem eingebauten Zeigervoltmeter mit einer Messgrenze.

Wenn Sie beispielsweise ein Voltmeter mit einer Messskala von bis zu 100 Volt an einen Stromkreis anschließen, in dem die Spannung diese 100 Volt überschreitet, dann geht der Pfeil des Geräts außerhalb der Skala, „go off Scale“. Dieser Zustand wird früher oder später zu Schäden am magnetoelektrischen System führen.

Drittens lohnt es sich beim Anschluss, auf die Polarität zu achten, wenn das Voltmeter für die Messung von Gleichspannung ausgelegt ist. In der Regel geben die Klemmen (oder mindestens eine) die Polarität an – plus „+“ oder minus „-“. Beim Anschluss von Voltmetern zur Messung von Wechselspannung spielt die Polarität des Anschlusses keine Rolle.

Ich hoffe, dass es Ihnen jetzt leichter fällt, die Haupteigenschaften eines Zeigervoltmeters zu bestimmen und es vor allem in Ihren selbstgemachten Produkten zu verwenden, indem Sie es beispielsweise in ein Netzteil mit einstellbarer Ausgangsspannung einbetten. Und wenn Sie die LED-Hintergrundbeleuchtung seiner Skala anpassen, sieht es im Allgemeinen großartig aus! Stimmen Sie zu, ein solches Zeigervoltmeter wird stilvoll und beeindruckend aussehen.

XP1 R1 W R2* 51X

So „dehnen“ Sie die Skala eines Voltmeters. Etwas Spannung kontrollieren. Manchmal ist es notwendig, die Schwankungen zu überwachen oder genauer zu messen. Beim Betrieb einer Autobatterie ist es beispielsweise wichtig, eine Spannungsänderung im Bereich von 12 .. L 5 V zu überwachen. Es wäre wünschenswert, diesen Bereich auf der gesamten Skala der Voltmeter-Messuhr zu platzieren. Aber. Wie Sie wissen, geht der Messwert in jedem Bereich fast aller Messgeräte von Null aus und es ist unmöglich, im interessierenden Bereich eine höhere Messwertgenauigkeit zu erreichen.

Dennoch gibt es eine Möglichkeit, fast jeden Abschnitt der Skala (Anfang, Mitte, Ende) eines Gleichstromvoltmeters zu „dehnen“. Dazu müssen Sie die EIGENSCHAFT der Zenerdiode nutzen, um bei einer bestimmten Spannung gleich der Stabilisierungsspannung zu öffnen. Um beispielsweise das Ende der Skala des Bereichs 0 ... 15 V zu erweitern, reicht es aus, eine Zenerdiode in derselben Rolle wie im vorherigen Experiment zu verwenden.

Schauen Sie sich Abb. an. 4. Die Zenerdiode VD1 ist in Reihe mit einem Single-Limit-Voltmeter geschaltet, das aus einem Zeigeranzeiger PA1 und einem Abschlusswiderstand R2 besteht. Wie im vorherigen Experiment „frisst“ die Zenerdiode einen Teil der gemessenen Spannung, der der Stabilisierungsspannung entspricht. Dadurch wird dem Voltmeter eine Spannung zugeführt, die die Stabilisierungsspannung übersteigt.

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Diese Spannung wird zu einer Art Referenznullpunkt, was bedeutet, dass sich nur die Differenz zwischen der höchsten gemessenen Spannung und der Stabilisierungsspannung der Zenerdiode auf der Skala „streckt“.

Das in der Abbildung gezeigte Gerät dient zur Regelung der Batteriespannung im Bereich von 10 bis 15 V. Dieser Bereich kann jedoch durch entsprechende Auswahl der Zenerdiode und des Widerstands R2 beliebig geändert werden.

Welchen Zweck hat der Widerstand R1? Grundsätzlich ist es nicht erforderlich. Aber ohne sie bleibt der Pfeil der Anzeige bei geschlossener Zenerdiode an der Aufzählungsmarke. Durch die Einführung eines Widerstands können Sie im ersten Abschnitt der Skala eine Spannung von bis zu 10 V beobachten, dieser Abschnitt wird jedoch stark „komprimiert“.

Nachdem Sie die im Diagramm gezeigten Teile zusammengebaut und an die Messuhr PA1 (Mikroamperemeter M2003 mit einer Gesamtauslenkung der Nadel von 100 μA und einem Innenwiderstand von 450 Ohm) angeschlossen haben, schließen Sie die Sonden XP1 und XP2 an die Stromversorgung an einstellbare Ausgangsspannung. Durch sanftes Erhöhen der Spannung auf 9 ... 9,5 V werden Sie eine leichte Abweichung der Anzeigenadel bemerken – nur wenige Unterteilungen am Anfang der Skala. Sobald bei einem weiteren Spannungsanstieg diese die Stabilisierungsspannung überschreitet, nimmt der Ausschlagwinkel des Pfeils stark zu. Ungefähr ab einer Spannung von 10,5 bis 15 V durchläuft der Pfeil fast die gesamte Skala.

Um die Funktion des Widerstands R1 zu überprüfen, schalten Sie ihn aus und wiederholen Sie das Experiment. Bis zu einer bestimmten Eingangsspannung bleibt der Anzeigezeiger auf Null.

Vielleicht interessieren Sie sich für diese Art der „Ausdehnung“ des Maßstabs und möchten sie praktisch zur Steuerung anderer Spannungen einsetzen. Dann müssen Sie die einfachsten Berechnungen verwenden. Die Ausgangsdaten für sie sind der Spannungsmessbereich (l)m>x), der Gesamtablenkstrom des Anzeigepfeils (11Pah), der Strom des Referenzpunkts (1pc) und die entsprechende Referenzspannung (UIIljn).

Zum Beispiel: „Berechnen wir * unser im Diagramm gezeigtes Gerät.“ Angenommen, das gesamte Netz des Geräts (CImex = 100 μA) soll Spannungen von 10 bis 15 V steuern, der Countdown beginnt jedoch mit der Teilung, die dem aktuellen YumkA (1Sh) P = 10 μA) entspricht eine Spannung von 10,5 V (Urnin == 10,5 V).

Zunächst bestimmen wir die Koeffizienten p und k, die für nachfolgende Operationen benötigt werden:

P=lmi„/ln, "= 10/100=0,1; k=Um,„/Un,„>=)0.S/15=0.7.

Berechnet die erforderliche Stabilisierungsspannung der zukünftigen Zenerdiode:

UrT=Uninx(k-p)/(l-p) =

15*0,6/0,9=10V.

Die Zenerdioden D810 und D814V haben diese Spannung (siehe Referenztabelle im Artikel „Zenerdiode“).

Wir bestimmen den Widerstandswert des Widerstands R2 in Kiloohm und geben den Strom in Milliampere an. R2=U,nax(l-K)/lmils(l-p) =

15,0,3 / 0,1-0,9 \u003d 50 kOhm.

Im Allgemeinen sollte der Innenwiderstand des Zeigerindikators (450 Ohm) vom erhaltenen Wert abgezogen werden, dies ist jedoch nicht erforderlich, der Widerstandswert des Widerstands R2 wird praktisch beim Einrichten eines Voltmeters ausgewählt.

Abschließend wird der Widerstandswert des Widerstands R1 bestimmt: Rl = Uer/p.lmax=10/0,1 = = 1000 kΩ=1 MΩ.

V. MASLAEV

Selenograd

Erzählen Sie in:
Das Gerät wird für Autofahrer nützlich sein, um die Batteriespannung mit hoher Genauigkeit zu messen, kann aber auch andere Anwendungen finden. 4,6 Voltmeter mit erweiterter Skala, bei dem die Spannung im Bereich von 10 ... 15 V mit einer Genauigkeit von 0,01 V gesteuert werden muss. Es ist bekannt, dass der Ladezustand einer Autobatterie anhand ihrer Spannung beurteilt werden kann. Für einen vollständig entladenen, halb entladenen und vollständig geladenen Akku entspricht dies also einem Intervall von 11,7, 12,18 und 12,66 V. Das in Abb. 4.6 ermöglicht es, mit jedem Mikroamperemeter mit einer Skala von 50 μA oder 100 μA daraus ein Voltmeter mit einer Messskala von 10 ... zu machen. Um das Mikroamperemeter PA1 vor Transportschäden zu schützen, wird der S1-Schalter verwendet , der bei kurzgeschlossenen Messgeräteleitungen ein Schwanken des Pfeils verhindert. Die Schaltung verwendet ein PA1-Gerät mit Spiegelskala, Typ M1690A (50 μA), es sind aber auch viele andere geeignet. (D818D) kann mit jeder Leiste kombiniert werden Buchstabe in der Bezeichnung. Trimmerwiderstände werden am besten mit mehreren Windungen verwendet, zum Beispiel R2 Typ SPZ-36, R5 Typ SP5-2V. Die Einstellung besteht darin, die Stromversorgung an die Klemmen X1, X2 anzuschließen und die Spannung schrittweise auf 10 V zu erhöhen, um mit dem Widerstand R5 die „Null“-Position des Pfeils des PA1-Geräts zu erreichen. Danach erhöhen wir die Spannung der Stromquelle auf 15 V und stellen mit dem Widerstand R2 den Pfeil auf den Grenzwert der Skala des Messgeräts ein. Diese Einstellung kann als abgeschlossen betrachtet werden.
Reis. 4.7. Schema zur genaueren Messung der NetzspannungBasierend auf diesem Schema kann das Gerät multifunktional gestaltet werden. Wenn also die Mikroamperemeter-Ausgänge über einen 6P2N-Keksschalter mit dem Stromkreis verbunden sind, können Sie den Modus eines herkömmlichen Voltmeters herstellen, indem Sie einen zusätzlichen Widerstand sowie einen Tester zum Überprüfen von Stromkreisen und Sicherungen auswählen. Das Gerät kann mit einem ergänzt werden Schaltung (Abb. 4.7) zur Messung der Wechselstrom-Netzspannung. In diesem Fall verfügt es über eine Skala von 200 bis 300 V, wodurch Sie die Netzspannung genauer messen können. Kapitel:

Voltmeter - Elektrotechnisches Wörterbuch mit dem Buchstaben B

Ein Voltmeter ist ein elektrisches Gerät, das dazu dient, die EMF, also die Spannung, eines Abschnitts eines Stromkreises zu messen. Ein Voltmeter in einem Stromkreis wird durch einen Kreis gekennzeichnet, in dem der lateinische Buchstabe V oder das russische B steht, was als „Volt“ gelesen wird. Zu Ehren des berühmten Wissenschaftlers Alessandro Volta.

Daher misst ein Voltmeter die Spannung in der Einheit Volt.

Wenn wir das Thema Geschichte fortsetzen, können wir sagen, dass das erste Analogon eines Voltmeters vom russischen Wissenschaftler G. V. Richman erfunden wurde. Im 18. Jahrhundert. Dieses Gerät wurde „elektrischer Kraftindikator“ genannt und sein Funktionsprinzip ist noch immer in der Funktionsweise eines elektrostatischen Voltmeters verankert.

Wie ein Voltmeter an einen Stromkreis angeschlossen wird

Das Voltmeter wird parallel zum zu messenden Abschnitt des Stromkreises an den Stromkreis angeschlossen. Nachfolgend finden Sie eine einfache Schaltung zum Anschluss eines Voltmeters an einen Stromkreis und eine Schaltung zum Anschluss über einen Messtransformator.

Arten von Voltmetern

Voltmeter gibt es je nach Funktionsprinzip und Anwendungsbereich in den unterschiedlichsten Ausführungen.

Entsprechend der Klasse der gemessenen Spannung

• - Nanovoltmeter (zur Messung extrem niedriger Spannungen bis zu 1 nV und kann für wissenschaftliche und messtechnische Zwecke verwendet werden)
• - Mikrovoltmeter
• - Millivoltmeter
• - Voltmeter (12, 24, 30, 100, 220, 300, 500 V)
• - Kilovoltmeter (zur Bestimmung von Spannungswerten in der Größenordnung von Einheiten oder zehn Kilovolt, kann beim Testen von Hochspannungsgeräten verwendet werden)
• - Vektormeter (ein Gerät, das Stromstärke, Spannung und Phasenwinkel misst und zum Testen der magnetischen Eigenschaften von Stählen und für Laborstudien komplexer Schaltkreise und Geräte verwendet werden kann)
• - Selektive Voltmeter werden zur Messung der Wechselspannung im Frequenzbereich von 20 Hz bis 35 MHz gemäß GOST 9781-85 verwendet

Nach dem Wirkprinzip

(Das Funktionsprinzip eines Voltmeters ähnelt dem Funktionsprinzip eines Amperemeters, das unter dem Link ausführlich beschrieben wird.)

• - elektromechanische Voltmeter
• - magnetoelektrisches Mxx (dieser Voltmetertyp ist ziemlich genau und weist eine hohe Empfindlichkeit auf, die Messwerte werden jedoch stark von der Form der Spannungskurve beeinflusst und werden nur für Gleichstromkreise verwendet)
• - elektromagnetische Exx (werden als Panel-Geräte verwendet, sind einfach herzustellen, verbrauchen etwa 5 W Leistung und ihre Messwerte sind stark frequenzabhängig)
• - elektrodynamisches Dxx (am genauesten, messen Sie den Effektivwert der Spannung von Gleich- und Wechselstrom)
• - elektrostatischer Cxx (zur Messung hoher Spannungen mit konstanten und variablen Werten)
• - Gleichrichter (Niederfrequenz-Spannungsmessung)
• - thermoelektrischer Txx (haben niedrigen Eingangswiderstand und geringe Überlastfähigkeit)
• - elektronisch Фxx, Øxx
• - analog
• - Digital

Nach Vereinbarung

• - Gleichstrom
• - Wechselstrom
• - Impuls
• - Phasenempfindlich
• - selektiv
• - universell

Von Entwurf

• - Tafel
• - tragbar
• - stationär

Voltmeter mit erweiterter Skala

Eine Voltmeterschaltung mit erweitertem Maßstab misst kleine Spannungsabweichungen (Delta U) relativ zur Eingangsspannung. Für ein gewöhnliches Voltmeter ist diese Aufgabe nicht einfach.

Wo kann eine Voltmeterschaltung mit erweitertem Maßstab verwendet werden?

• - Steuerung der Versorgungsspannung
• - Spannungskontrolle an Steuergeräten
• - Beurteilung der Entladung von Batterien

Mit Hilfe der Zenerdiode D1 wird der Arbeitsbereich der Voltmeterskala erweitert. Der Schwellenwert der Spannung der Zenerdiode D1 beträgt UCT = U - DU. Erreicht die Eingangsspannung den Schwellwert, bricht die Zenerdiode durch. Der Strom durch die Zenerdiode steigt und die Spannung ändert sich nicht wesentlich. Die zweite Gegen-Zenerdiode D2 wird in die entgegengesetzte Richtung eingeschaltet und durch diese Einbeziehung kann die Temperaturinstabilität verringert werden.

Die Eingangsspannung wird zwischen dem Widerstand R und den Zenerdioden aufgeteilt. Da der Spannungsabfall an den Zenerdioden unverändert bleibt, entspricht der Spannungsabfall am Widerstand der Differenz zwischen der Eingangsspannung und der Spannung der Zenerdiode.

Der Widerstandswert des Widerstands wird als R = 2DU / Ist.max bestimmt

Dabei ist 2DU die Messgrenze des Geräts, Istab der Stabilisierungsstrom