Coś o pomiarach
1.1. Rozszerzanie granic pomiarowych amperomierzy i woltomierzy. Amperomierze i woltomierze wskazówkowe (elektromechaniczne) zawierają mechanizm pomiarowy (mikro- lub miliamperomierz), przetwornik pomiarowy: boczniki lub dodatkowe rezystory w celu rozszerzenia granic pomiaru oraz układ prostowniczy w przypadku pomiaru prądów i napięć przemiennych. Mechanizmy pomiarowe układu magnetoelektrycznego są najczęściej stosowane w elektromechanicznych przyrządach wskaźnikowych. Główne cechy niektórych z nich podano w tabeli. 1.
Tabela 1
Mierniki układu magnetoelektrycznego
Przedłużenie granicy pomiaru prądu odbywa się poprzez podłączenie bocznika równolegle do licznika. W urządzeniach wielozakresowych wygodniej jest nie mieć osobnego bocznika dla każdej granicy pomiarowej, ale zastosować tzw. bocznik uniwersalny. W tym przypadku można sobie poradzić z prostymi gniazdami, zaciskami lub zwykłym przełącznikiem, natomiast w przypadku boczników indywidualnych żądaną granicę pomiaru można wybrać jedynie za pomocą specjalnego przełącznika zasilania. W przeciwnym razie w momencie przełączenia mechanizm pomiarowy (rama mili- lub mikroamperomierza) znajdzie się pod wielokrotnym przeciążeniem prądowym ze wszystkimi tego konsekwencjami.
Ryż. 1. Schemat amperomierza wielogranicznego z bocznikiem „uniwersalnym”.
Aby rozszerzyć granicę pomiaru miernika P (ryc. 1) dla prądu o N razy (I 1 = NI n), wymagany jest bocznik z rezystancją:
gdzie r jest rezystancją wewnętrzną miernika.
Składniki rezystancji bocznika określa się za pomocą wzorów:
Rozszerzenie limitu pomiaru napięcia przeprowadza się poprzez włączenie dodatkowego rezystora szeregowo z licznikiem. Obwody woltomierzy wielogranicznych pokazano na ryc. 2. Rezystancja każdego dodatkowego rezystora dla woltomierza pokazana na ryc. 2, a, określa się według wzoru:
gdzie U jest wybraną granicą pomiaru; Ja i jest prądem całkowitego odchylenia igły miernika; r jest rezystancją wewnętrzną miernika.
Dla woltomierza wykonanego według obwodu pokazanego na ryc. 2, b, rezystancję dodatkowych rezystorów oblicza się za pomocą wzorów:
itp. dla każdego kolejnego limitu pomiaru.
Ryż. 2. Schemat woltomierza wielogranicznego z indywidualnymi rezystorami dodatkowymi (a) i złożonymi (b).
W woltomierzach o małej klasie dokładności dopuszczalne jest stosowanie rezystorów nieprzewodowych. Co więcej, wygodniej jest uzupełnić każdy dodatkowy opór z dwóch rezystorów. Ułatwia to zapewnienie wymaganej rezystancji. Na przykład 327,91 kOhm można uzyskać, wybierając parę rezystorów o pożądanym odchyleniu rezystancji od wartości nominalnej spośród rezystorów o rezystancji nominalnej 330 kOhm (seria 20 lub 10%) i 910 omów (seria 5%).
Urządzenia zawierające układ prostowniczy , umożliwiają pomiar napięć i prądów o częstotliwościach do kilkudziesięciu kiloherców z niemal jednolitą skalą, z wyjątkiem małego odcinka na początku. Zmierzone prądy i napięcia przemienne są przetwarzane przez prostowniki półprzewodnikowe na prąd stały, rejestrowany przez miernik magnetoelektryczny. Układ prostownika można wykonać przy użyciu obwodu półfalowego lub pełnookresowego (mostkowego).
Ryż. 3. Schemat licznika z układem prostowniczym półfalowym (a) i pełnookresowym (b) oraz wykresy prądu.
W obwodzie półfalowym (ryc. 3, a) rezystor R służy do wyrównania rezystancji części prostownika dla prądów w obu kierunkach, a jego rezystancję dobiera się równą rezystancji wewnętrznej licznika r. Przy pomiarze prądu sinusoidalnego o wartości skutecznej I średnia wartość wyprostowana prądu odchylającego igłę miernika wynosi I av 0,45 I. Dlatego przy prądzie pełnego odchylenia licznika I maksymalna wartość skuteczna prądu przemiennego mierzone przez część prostowniczą urządzenia będzie wynosić:
W obwodzie pełnookresowym (ryc. 3, b) uzyskuje się wyższą czułość. W tym obwodzie miernik P jest zawarty w przekątnej mostka utworzonego przez cztery diody. Tutaj prąd przepływa przez oba półcykle w tym samym kierunku przez licznik. Dlatego średnia skorygowana wartość prądu I wynosi średnio 0,9 I, a wartość graniczna zmierzonego prądu I p wynosi 1,11 I i. Wadą obwodu pełnookresowego w porównaniu z obwodem jednofalowym jest to, że niejednorodna część na początku skali nieznacznie się rozszerzy w wyniku spadku napięcia przyłożonego do każdej diody. W praktycznych obwodach zamiast dwóch sąsiednich diod (na przykład VD1 i VD2 lub VD3 i VD4) czasami dołączane są rezystory o rezystancji kilku tysięcy omów. Chociaż pogarsza to czułość urządzenia, zwiększa stabilność temperatury i poprawia jednorodność skali.
Skale urządzeń układu prostowniczego kalibruje się w wartościach skutecznych prądu sinusoidalnego (pkt. 1.23, 1.24). Jeżeli kształt mierzonej krzywej prądu różni się od sinusoidy, wówczas pojawia się błąd zależny od współczynnika kształtu krzywej kφ = I/I srv (patrz na przykład paragraf 1.26).
Podczas produkcji woltomierza (amperomierza) układu prostowniczego konieczna jest znajomość danych jego części prostowniczej: całkowitego prądu odchylenia In, całkowitego napięcia odchylenia U n i znamionowej rezystancji prądu przemiennego r n = Un / I n, który może być określone eksperymentalnie przez analogię do metodologii opisanej w akapitach 1.2 i 1.3.
1.2. Pomiar rezystancji wewnętrznej mikroamperomierzem można to zrobić, podłączając go do źródła zasilania za pomocą rezystora zmiennego. Zmieniając rezystancję rezystora, ustawia się taki prąd Ip, że igła instrumentu odbiega od pełnej skali. Następnie urządzenie jest bocznikowane rezystorem o rezystancji Rw tak, aby prąd I przepływający przez urządzenie stanowił około połowy całkowitego prądu odchylenia Ip.
Jeżeli rezystancja ramy r (rezystancja wewnętrzna mikroamperomierza) jest znacznie mniejsza niż rezystancja dodatkowa (wchodząca w skład rezystora zmiennego), to całkowity prąd w obwodzie po podłączeniu bocznika do urządzenia nie zmieni się znacząco, a prąd przez Rsh można uznać I w = I p - I. Ponieważ połączenie równoległe rI = R w I w, wówczas rezystancję ramy urządzenia można obliczyć za pomocą wzoru: r = R w (I p / I - 1) .
Stosowanie rezystancji Rw z odchyleniem od wartości nominalnej ±5% daje błąd pomiaru całkowicie akceptowalny w praktyce amatorskiej.
1.3. Pomiar rezystancji wejściowej woltomierza można tego dokonać przy użyciu źródła prądu, którego rezystancja wewnętrzna jest pomijalnie mała w porównaniu z rezystancją wejściową woltomierza. Takim źródłem może być prostownik, „świeży” akumulator lub element, naładowany akumulator.
Rezystancja wejściowa woltomierza, zwłaszcza lampowego lub tranzystorowego, jest zwykle dość wysoka. Taki woltomierz podłączony do akumulatora pokaże wartość emf akumulatora (E). Aby zwiększyć dokładność pomiarów, zaleca się tak dobrać napięcie źródła zasilania oraz granicę pomiaru woltomierza, aby wskazówka odchylała się niemal o całą skalę. Następnie między źródłem napięcia a wejściem woltomierza podłącza się rezystor, którego rezystancja R jest znana z wystarczającą dokładnością. Ze względu na spadek napięcia na tym rezystorze odczyt woltomierza zmniejsza się do wartości U. Teraz rezystancję wejściową woltomierza można określić ze wzoru:
Woltomierze (oddzielne lub zawarte w amperomierzu), w których przy przechodzeniu z jednej granicy pomiarowej na drugą przełączane są dodatkowe rezystory, mają różną rezystancję wejściową przy różnych granicach pomiarowych. Takie urządzenia charakteryzują się zwykle rezystancją wejściową na jeden wolt granicy skali. Ta rezystancja dla danego woltomierza jest stała we wszystkich granicach.
1.4. Cechy pomiaru napięcia stałego polegają na tym, że podłączenie woltomierza powoduje zmniejszenie całkowitej rezystancji odcinka obwodu równoległego, do którego podłączony jest woltomierz. Względny spadek rezystancji jest określony przez stosunek R c /(R in + R c), gdzie R c jest całkowitą rezystancją obwodu między punktami przełączania woltomierza, a R in = R ext + R i = U p / I i jest rezystancją wejściową woltomierza. Woltomierz będzie miał niewielki wpływ na tryb obwodu w R w » R c. Warunek ten nie zawsze jest w praktyce w pełni spełniony, dlatego na schematach projektów urządzeń przemysłowych, na mapach napięć, w tabelach trybów często wskazują nie tylko wartości, ale także rodzaj urządzenia, za pomocą którego są mierzone. W przypadku konieczności przeprowadzenia pomiarów w obwodach o bardzo dużej rezystancji, a zwłaszcza gdy podłączenie woltomierza znacząco wpływa na pracę badanej kaskady, zaleca się zastosowanie woltomierza elektronicznego o znacznie większej rezystancji wejściowej.
1,5. Cechy pomiaru prądu stałego są związane z faktem, że urządzenie jest podłączone szeregowo do badanego obwodu. Prowadzi to do wzrostu całkowitej rezystancji obwodu i zmniejszenia prądu w nim. Im mniejszy spadek napięcia na nim w porównaniu z napięciem działającym w obwodzie, tym mniejszy wpływ urządzenia będzie na tryb obwodu.
Jeśli w badanym obwodzie płynie prąd pulsujący lub pulsacyjny, wówczas urządzenie magnetoelektryczne zareaguje na stałą składową tego prądu. W tym przypadku duży kondensator jest podłączony równolegle do urządzenia, które ma znacznie mniejszą rezystancję na zmienną składową prądu niż sam miernik. Dodatkowo miejsce włączenia urządzenia w obwód ze składową zmienną dobiera się tak, aby jeden z jego zacisków był podłączony bezpośrednio lub poprzez duży kondensator do obudowy.
1.6. Pomiar prądu za pomocą woltomierza Jest to szczególnie wygodne, jeśli z jakiegoś powodu przerwanie obwodu w celu włączenia amperomierza jest niepożądane lub trudne technicznie. W tym przypadku mierzony jest spadek napięcia na rezystorze, przez który przepływa mierzony prąd. Jeśli rezystancja rezystora jest znana (lub specjalnie zmierzona), żądany prąd określa się zgodnie z prawem Ohma: I = U/R, gdzie I to prąd, mA; U - odczyt woltomierza, V; R jest rezystancją rezystora, spadek napięcia, na którym zmierzono woltomierzem, kOhm. Należy pamiętać, że rezystancja woltomierza powinna być co najmniej 10-20 razy większa niż rezystancja rezystora, na którym mierzony jest spadek napięcia.
1.7. Cechy pomiaru napięć i prądów przemiennych w obwodach, w których występuje również składowa stała, polega to przede wszystkim na tym, że urządzenie magnetoelektryczne z układem prostowniczym reaguje również na tę składową. Kolejną rzeczą jest elektroniczne urządzenie pomiarowe z zamkniętym wejściem, tj. posiadający kondensator wejściowy podłączony pomiędzy zaciskiem wejściowym a obwodem urządzenia. Jednak amator nie zawsze dysponuje takim urządzeniem.
Podczas pomiaru napięć przemiennych za pomocą konwencjonalnego amperowoltomierza można wyeliminować wpływ składowej bezpośredniej, jeśli podłączysz urządzenie do mierzonego obwodu przez kondensator o wystarczająco dużej pojemności. Pojemność musi być taka, aby rezystancja kondensatora przy danej częstotliwości była znacznie mniejsza niż rezystancja wejściowa woltomierza. Na przykład dla dolnej części zakresu częstotliwości audio przy rezystancji wejściowej woltomierza wynoszącej 20 kOhm/V można zastosować kondensator o pojemności 1 μF. W przypadku wyższych częstotliwości pojemność kondensatora można zmniejszyć. Należy pamiętać, że wraz ze wzrostem częstotliwości wzrasta również błąd częstotliwości woltomierza, ponieważ odczyty urządzenia zaczynają zależeć nie tylko od rezystancji czynnej, jak przy pomiarze napięć stałych, ale także od reaktancji, tj. od całkowitego oporu urządzenia. Tutaj reaktancja zależy przede wszystkim od obecności indukcyjności ramy, dodatkowych rezystorów (zwłaszcza rezystorów drutowych) i innych czynników.
Wygodniej jest mierzyć prądy przemienne w debugowanych obwodach metodą woltomierza (rozdział 1.6).
Podczas pomiaru napięć lub prądów przemiennych ważne jest prawidłowe wybranie miejsca podłączenia urządzenia do badanego obwodu. Wskazane jest włączenie urządzenia tak, aby potencjał punktu podłączenia urządzenia był jak najbardziej zbliżony do potencjału masy, a jeszcze lepiej, jeśli jedna z sond jest uziemiona.
© „Encyklopedia technologii i metod” Patlakh V.V. 1993-2007
I chociaż od dawna jesteśmy przyzwyczajeni do woltomierzy cyfrowych, w naturze nadal można spotkać woltomierze wskaźnikowe.
W niektórych przypadkach ich użycie może być wygodniejsze i praktyczne niż zastosowanie nowoczesnych, cyfrowych.
Jeśli zdobędziesz woltomierz wskaźnikowy, wskazane jest poznanie jego głównych cech. Łatwo je rozpoznać po skali i znajdujących się na niej napisach. Wpadł mi w ręce wbudowany woltomierz M42300.
Na dole, pod skalą, z reguły znajduje się kilka ikon i wskazany jest model urządzenia. Zatem ikona w postaci podkowy (lub zakrzywionego magnesu) oznacza, że jest to urządzenie układu magnetoelektrycznego z ruchomą ramą.
Na następnym zdjęciu widać taką podkowę.
Linia pozioma wskazuje, że to urządzenie pomiarowe jest przeznaczone do pracy z prądem stałym (napięciem).
Tutaj warto wyjaśnić, dlaczego mówimy o prądzie stałym. Nie jest tajemnicą, że nie tylko woltomierze są miernikami wskaźnikowymi, ale także ogromna liczba innych przyrządów pomiarowych, na przykład ten sam analogowy amperomierz lub omomierz.
Działanie dowolnego urządzenia wskazującego opiera się na odchyleniu cewki w polu magnesu, gdy przez tę cewkę przepływa prąd stały. Aby odczyty na skali instrumentu były wyświetlane za pomocą strzałki, prąd musi być stały.
Jeśli jest zmienny, strzałka będzie odchylać się w prawo i w lewo wraz z częstotliwością prądu przemiennego przepływającego przez uzwojenie cewki. Aby zmierzyć ilość prądu przemiennego lub napięcia, w urządzeniu pomiarowym wbudowany jest prostownik.
Dlatego pod skalą urządzenia wskazany jest rodzaj prądu, z jakim może pracować: stały lub przemienny.
Dalej na skali urządzenia można znaleźć liczbę całkowitą lub ułamkową, np 1,5 ; 1,0 i tym podobne. Jest to klasa dokładności urządzenia wyrażona w procentach. Oczywiste jest, że im niższa liczba, tym lepiej - odczyty będą dokładniejsze.
Możesz także zobaczyć ten znak - dwie przecinające się linie pod kątem prostym. Ten symbol oznacza, że pozycja robocza urządzenia jest pionowa.
W przypadku ustawienia poziomego odczyty mogą być mniej dokładne. Innymi słowy, urządzenie może „kłamać”. Woltomierz zegarowy z tym symbolem lepiej jest zainstalować w urządzeniu pionowo i unikać znacznego przechylenia.
Ale ten znak wskazuje, że pozycja robocza urządzenia jest pozioma.
Kolejnym ciekawym znakiem jest pięcioramienna gwiazda z liczbą w środku.
Znak ten ostrzega, że napięcie pomiędzy korpusem urządzenia a jego układem magnetoelektrycznym nie powinno przekraczać 2 kV (2000 woltów). Warto na to zwrócić uwagę stosując woltomierz w instalacjach wysokiego napięcia. Jeśli planujesz używać go w zasilaniu 12 - 50 V, nie musisz się martwić.
Jak odczytać odczyty ze skali woltomierza tarczowego?
Dla tych, którzy po raz pierwszy widzą skalę instrumentu, pojawia się całkowicie uzasadnione pytanie: „Jak czytać odczyty?” Na pierwszy rzut oka nic nie jest jasne.
To właściwie proste. Aby określić minimalny podział skali, należy określić najbliższą liczbę (cyfrę) na skali. Jak widać na skali naszego M42300 jest to 2.
Następnie liczymy odstępy między wierszami aż do pierwszej cyfry lub cyfry - w naszym przypadku do 2. Jest ich 10. Następnie dzielimy 2 przez 10 i otrzymujemy 0,2. Oznacza to, że odległość od jednej małej linii do następnej wynosi 0,2 wolta.
Zatem znaleźliśmy minimalny podział skali. Zatem jeśli igła urządzenia odchyli się o 2 małe działki, będzie to oznaczać, że napięcie wynosi 0,4 V ( 2*0,2 V = 0,4 V).
Praktyczny przykład.
Mamy już znany wbudowany woltomierz model M42300. Urządzenie przeznaczone jest do pomiaru napięcia stałego do 10 woltów. Krok pomiaru wynosi 0,2 wolta.
Przykręcamy dwa przewody do zacisków woltomierza ( zachowaj polaryzację!) i podłącz wyczerpany akumulator 1,5 V lub dowolny dostępny.
To są odczyty, które widziałem na skali instrumentu. Jak widać, napięcie akumulatora wynosi 1 wolt ( 5 działek * 0,2 V = 1 V). Kiedy robiłem zdjęcia wskazówka woltomierza uparcie przesuwała się w stronę początku skali – akumulator dawał ostatnie „soki”.
Okazało się, że prąd pobierany przez woltomierz wskaźnikowy wynosił tylko 1 miliamper ( 1 mA). Wystarczy, że igła odchyli się od pełnej skali. To bardzo mało. Pozwólcie, że wyjaśnię moją wskazówkę.
Okazuje się, że woltomierz wskaźnikowy jest bardziej ekonomiczny niż cyfrowy. Sami oceńcie, każdy cyfrowy przyrząd pomiarowy posiada wyświetlacz (LCD lub LED), sterownik i elementy buforowe do sterowania wyświetlaczem. A to tylko część jego planu. Wszystko to zużywa prąd i rozładowuje baterię lub akumulator. A jeśli w przypadku woltomierza z wyświetlaczem ciekłokrystalicznym pobór prądu jest niewielki, to jeśli jest aktywny wskaźnik LED, pobór prądu będzie znaczący.
Okazuje się więc, że w przypadku urządzeń przenośnych, z własnym zasilaniem, czasami rozsądniej jest zastosować klasyczny woltomierz wskazówkowy.
Podłączając woltomierz do obwodu, należy pamiętać o kilku prostych zasadach.
Po pierwsze, woltomierz (dowolny, cyfrowy lub wskaźnikowy) należy podłączyć równolegle do obwodu lub elementu, na którym planuje się mierzyć lub kontrolować napięcie.
Po drugie, należy wziąć pod uwagę zakres roboczy pomiarów. Łatwo to rozpoznać – wystarczy spojrzeć na skalę i określić ostatnią liczbę na skali. Będzie to napięcie graniczne dla pomiaru za pomocą tego woltomierza. Istnieją oczywiście woltomierze uniwersalne, z możliwością wyboru granicy pomiaru, ale teraz mówimy o wbudowanym woltomierzu wskaźnikowym z jedną granicą pomiaru.
Jeśli na przykład podłączysz woltomierz ze skalą pomiarową do 100 woltów, do obwodu, w którym napięcie przekracza te 100 woltów, wówczas strzałka urządzenia wyjdzie poza skalę, „wyjdzie poza skalę”. Taki stan rzeczy prędzej czy później doprowadzi do uszkodzenia układu magnetoelektrycznego.
Po trzecie, podczas podłączania należy zwrócić uwagę na polaryzację, jeśli woltomierz jest przeznaczony do pomiaru napięcia stałego. Z reguły polaryzacja jest wskazana na zaciskach (lub co najmniej jednym) - plus „+” lub minus „-”. Przy podłączaniu woltomierzy przeznaczonych do pomiaru napięcia przemiennego polaryzacja połączenia nie ma znaczenia.
Mam nadzieję, że teraz łatwiej będzie Ci określić główne cechy woltomierza wskaźnikowego, a co najważniejsze, zastosować go w domowych produktach, na przykład wbudowując go w zasilacz o regulowanym napięciu wyjściowym. A jeśli zrobisz oświetlenie LED na taką skalę, będzie wyglądać absolutnie wspaniale! Zgadzam się, taki woltomierz wskaźnikowy będzie wyglądał stylowo i efektownie.
Ř1 R1 Ř R2* 51X
Jak „rozciągnąć” pasek woltomierza. Kontrolując pewien rodzaj napięcia. czasami konieczne jest monitorowanie jego wahań lub dokładniejszy pomiar. Powiedzmy, że podczas pracy akumulatora samochodowego ważne jest monitorowanie zmiany jego napięcia w zakresie 12.. L 5 V. To właśnie ten zakres byłoby pożądane umieścić na całej skali czujnika zegarowego woltomierza. Ale. Jak wiadomo, odczyt na dowolnym zakresie prawie wszystkich przyrządów pomiarowych zaczyna się od zera i nie da się osiągnąć większej dokładności odczytu w obszarze zainteresowania.
A jednak istnieje sposób na „rozciągnięcie” niemal dowolnej części skali (początek, środek, koniec) woltomierza prądu stałego. Aby to zrobić, musisz skorzystać z WŁAŚCIWOŚCI diody Zenera, aby otworzyć się przy pewnym napięciu równym napięciu stabilizacji. Przykładowo, aby rozciągnąć koniec skali z zakresu 0...15 V, wystarczy zastosować diodę Zenera w tej samej roli, co w poprzednim eksperymencie.
Spójrz na rys. 4. Dioda Zenera VD1 jest połączona szeregowo z woltomierzem jednogranicznym, składającym się z czujnika zegarowego PA1 i dodatkowego rezystora R2. Podobnie jak w poprzednim eksperymencie, dioda Zenera „zjada” część mierzonego napięcia, równą napięciu stabilizacji, w wyniku czego na woltomierz otrzyma napięcie przekraczające napięcie stabilizacji.
DLA POCZĄTKUJĄCYCH IRADIG"_
Napięcie to stanie się swego rodzaju zerem odniesienia, co oznacza, że na skali „rozciągnie się” jedynie różnica pomiędzy najwyższym zmierzonym napięciem, a napięciem stabilizacji diody Zenera.
Urządzenie pokazane na rysunku przeznaczone jest do kontroli napięcia akumulatora w zakresie od 10 do 15 V. Zakres ten można jednak dowolnie zmieniać poprzez odpowiedni dobór diody Zenera i rezystora R2.
Do czego służy rezystor R1? W zasadzie nie jest to wymagane. Ale bez tego, gdy dioda Zenera jest zamknięta, igła wskaźnika pozostaje w punkcie po kuli. Wprowadzenie rezystora pozwala zaobserwować napięcie do 10 V w początkowej części skali, ale ta sekcja zostanie znacznie „skompresowana”.
Po zmontowaniu części pokazanych na schemacie i podłączeniu ich do czujnika zegarowego PA1 (mikroamperomierz M2003 z pełnym odchyleniem wskazówki 100 μA i rezystancją wewnętrzną 450 omów) podłącz sondy XP1 i XP2 do źródła zasilania z regulowanym napięcie wyjściowe. Płynnie zwiększając napięcie do 9...9,5 V zauważymy lekkie odchylenie wskazówki wskaźnika - zaledwie kilka działek na początku skali. Gdy tylko przy dalszym wzroście napięcia przekroczy ono napięcie stabilizacji, kąt odchylenia igły gwałtownie wzrośnie.Od około 10,5 do 15 V igła przejdzie prawie całą skalę.
Aby sprawdzić rolę rezystora R1, należy go odłączyć i powtórzyć eksperyment. Do pewnego napięcia wejściowego igła wskaźnika pozostanie w pozycji zerowej.
Być może zainteresuje Cię ta metoda „rozciągania” skali i zechcesz ją praktycznie zastosować do sterowania innymi napięciami. Wtedy będziesz musiał zastosować proste obliczenia. Danymi początkowymi dla nich będą zakres pomiaru napięcia (l)m>x), całkowity prąd odchylenia igły wskaźnika (11Pax), początkowy prąd punktu odniesienia (1szt) oraz odpowiadające mu napięcie odniesienia (UIIljn).
Dla przykładu obliczmy* nasze urządzenie pokazane na schemacie. Załóżmy, że cały obwód urządzenia CImex = 100 μA) przeznaczony jest do sterowania napięciami od 10 do 15 V, ale odliczanie rozpocznie się od podziału odpowiadającego prądowi YumkA (1Ш)П = 10 μA), a zatem napięcie 10,5 V (Urnin = = 10,5 V).
Najpierw określamy współczynniki p i k, które będą potrzebne do kolejnych operacji:
P=lmi„/ln,”= 10/100=0,1; k=Um,„/Un,„>=)0.S/15=0,7.
Oblicza wymagane napięcie stabilizacyjne przyszłej diody Zenera:
UrT=Uninx(k-p)/(l-p) =
15*0,6/0,9=10 V.
Diody Zenera D810 i D814V mają to napięcie (patrz tabela referencyjna w artykule „Dioda Zenera”).
Określamy rezystancję rezystora R2 w kiloomach, wyrażając prąd w miliamperach. R2=U,nax(l-K)/lmils(l-p) =
15,0,3/0,1-0,9=50 kOhm.
Ogólnie rzecz biorąc, od otrzymanej wartości należy odjąć rezystancję wewnętrzną czujnika zegarowego (450 omów), ale nie jest to konieczne, rezystancję rezystora R2 dobiera się praktycznie podczas ustawiania woltomierza.
Na koniec określ rezystancję rezystora R1: Rl = Uer/p.lmax=10/0,1 = 1000 kOhm=1 MOhm.
W. MASLAYEV
Zelenograd
Dzielić się z:Urządzenie przyda się miłośnikom motoryzacji do pomiaru napięcia akumulatora z dużą dokładnością, ale może znaleźć także inne zastosowania. 4,6 Woltomierz z rozszerzoną skalą, gdzie konieczna jest kontrola napięcia w zakresie 10...15 V z dokładnością do 0,01 V. Wiadomo, że stopień naładowania akumulatora samochodowego można ocenić po jego napięciu. Zatem dla całkowicie rozładowanego, częściowo rozładowanego i całkowicie naładowanego akumulatora odpowiada to 11,7, 12,18 i 12,66 V. Aby zmierzyć napięcie z taką dokładnością, potrzebny jest woltomierz cyfrowy lub woltomierz zegarowy z rozszerzoną skalą, co pozwala na sterowanie interesującym nas napięciem w przedziale.Schemat pokazany na rys. 4.6, pozwala za pomocą dowolnego mikroamperomierza o skali 50 μA lub 100 μA przekształcić go w woltomierz o skali pomiarowej 10...15 V. Obwód woltomierza nie obawia się nieprawidłowego podłączenia polaryzacji do mierzonego obwodu ( w tym przypadku odczyty urządzenia nie będą odpowiadać wartości zmierzonej.) Aby zabezpieczyć mikroamperomierz PA1 przed uszkodzeniem w transporcie, zastosowano wyłącznik S1, który w przypadku zwarcia przewodów urządzenia pomiarowego zapobiega igle przed oscylacjami.Obwód wykorzystuje urządzenie PA1 ze skalą lustrzaną, typ M1690A (50 μA), ale nadaje się również wiele innych.Precyzyjna dioda Zenera VD1 (D818D) może mieć dowolną ostatnią literę w oznaczeniu. Lepiej zastosować trymery wieloobrotowe, np. R2 typu SPZ-36, R5 typu SP5-2 V. Do skonfigurowania obwodu potrzebny będzie zasilacz o regulowanym napięciu wyjściowym O...15 V i standardowy woltomierz (wygodniej jest, jeśli jest cyfrowy). Ustawienie polega na podłączeniu zasilania do zacisków X1, X2 i stopniowym zwiększaniu napięcia do 10 V, za pomocą rezystora R5 do uzyskania pozycji „zero” strzałki urządzenia PA1. Następnie zwiększamy napięcie źródła zasilania do 15 V i za pomocą rezystora R2 ustawiamy strzałkę na wartość graniczną skali urządzenia pomiarowego. Na tym etapie konfigurację można uznać za zakończoną.
Ryż. 4.7. Obwód do dokładniejszego pomiaru napięcia sieciowego W oparciu o ten obwód urządzenie może być wielofunkcyjne. Jeżeli więc przewody mikroamperomierza włączymy do obwodu poprzez przełącznik 6P2N, to można zrobić z niego zwykły woltomierz dobierając dodatkowy rezystor, a także tester do sprawdzania obwodów i bezpieczników.Urządzenie można uzupełnić o obwód (rys. 4.7) do pomiaru napięcia przemiennego w sieci. W tym przypadku jego skala będzie wynosić od 200 do 300 V, co pozwala dokładniej zmierzyć napięcie sieciowe. Rozdział: Woltomierz - słownik elektryczny zaczynający się na literę B
Woltomierz to urządzenie elektryczne przeznaczone do pomiaru pola elektromagnetycznego, czyli odczytu napięcia, w odcinku obwodu elektrycznego. Woltomierz w obwodzie elektrycznym jest oznaczony kółkiem zawierającym łacińską literę V lub rosyjską literę V, którą odczytuje się jako „wolt”. Na cześć słynnego naukowca Alessandro Volty.
Zatem woltomierz mierzy napięcie w jednostkach woltów
Kontynuując temat historii, możemy powiedzieć, że pierwszy analog woltomierza został wynaleziony przez rosyjskiego naukowca G.V. Richmana. w XVIII wieku. Urządzenie to nazwano „wskaźnikiem siły elektrycznej”, a jego zasada działania do dziś opiera się na działaniu woltomierza elektrostatycznego.
Sposób podłączenia woltomierza do obwodu
Woltomierz podłącza się do obwodu równoległego do mierzonego odcinka obwodu. Poniżej znajduje się prosty schemat podłączenia woltomierza do obwodu oraz schemat podłączenia go przez przekładnik.
Rodzaje woltomierzy
Woltomierze mają szeroką gamę typów, w zależności od zasady działania i obszaru zastosowania.
Według zmierzonej klasy napięcia
- - nanowoltomierz (do pomiaru ultraniskich napięć, do 1nV, może być wykorzystywany do celów naukowych i metrologicznych)
- - mikrowoltomierz
- - miliwoltomierz
- - woltomierz (12, 24, 30, 100, 220, 300, 500 V)
- - kilowoltomierz (w celu określenia wartości napięcia rzędu jednostek do dziesiątek kilowoltów, może być stosowany podczas badania sprzętu wysokiego napięcia)
- - wektoromierz (urządzenie mierzące prąd, napięcie i kąt fazowy, które może być stosowane przy badaniu właściwości magnetycznych stali oraz badaniach laboratoryjnych skomplikowanych obwodów i urządzeń)
- - woltomierze selektywne służą do pomiaru napięcia przemiennego w zakresie częstotliwości od 20 Hz do 35 MHz, zgodnie z GOST 9781-85
Zgodnie z zasadą działania
(zasada działania woltomierza jest podobna do zasady działania amperomierza, co szczegółowo opisano w linku)
- - woltomierze elektromechaniczne
- - magnetoelektryczny Mxx (woltomierz tego typu jest dość dokładny i ma dużą czułość, jednak na odczyty duży wpływ ma kształt krzywej napięcia i stosuje się go tylko dla obwodów prądu stałego)
- - elektromagnetyczne Exx (stosowane jako urządzenia panelowe, łatwe w produkcji, pobierają około 5 W mocy, a ich odczyty są w dużym stopniu zależne od częstotliwości)
- - elektrodynamiczny Dxx (najdokładniejszy, mierzy wartość skuteczną napięcia prądu stałego i przemiennego)
- - elektrostatyczny Cxx (służy do pomiaru wysokich napięć o stałej i zmiennej wielkości)
- - prostownik (pomiar napięć o niskiej częstotliwości)
- - termoelektryczne Txx (mają niską rezystancję wejściową i małą zdolność przeciążania)
- - elektroniczne Фxx, Шxx
- - analogowy
- - cyfrowy
Według celu
- - prąd stały
- - prąd przemienny
- - puls
- - czułość fazowa
- - selektywny
- - uniwersalny
Przez projekt
- - płyta
- - przenośny
- - stacjonarny
Woltomierz z rozciągniętą skalą
Obwód woltomierza o rozszerzonej skali umożliwi pomiar małych odchyleń napięcia (delta U) w stosunku do napięcia wejściowego. Dla zwykłego woltomierza zadanie to nie jest łatwe.
Gdzie można zastosować obwód woltomierza z rozciągniętą skalą?
- - kontrola napięcia zasilania
- - kontrola napięcia na urządzeniach sterujących
- - ocena rozładowania akumulatora
Za pomocą diody Zenera D1 rozszerza się sekcja robocza skali woltomierza. Napięcie progowe diody Zenera D1 będzie wynosić UCT = U - DU. Gdy napięcie wejściowe osiągnie wartość progową, dioda Zenera przebija się. Prąd płynący przez diodę Zenera wzrasta, ale napięcie nie zmienia się zbytnio. Druga dioda Zenera licznika D2 jest załączona na liczniku i to załączenie pozwala na zmniejszenie niestabilności temperaturowej.
Napięcie wejściowe jest podzielone pomiędzy rezystor R i diody Zenera. Ponieważ spadek napięcia na diodach Zenera pozostaje niezmieniony, spadek napięcia na rezystorze będzie równy różnicy między napięciem wejściowym a napięciem diody Zenera.
Rezystancję rezystora określa się jako R=2ÔU/Ist.max
gdzie 2ДU jest granicą pomiaru urządzenia, Iprąd stabilizacyjny