 | Эта статья требует дополнительных ссылок для проверки . ( апрель 2009 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения ) |
Вольтметр представляет собой инструмент , используемый для измерения электрических потенциалов разности между двумя точками в электрической цепи . Он подключен параллельно . Обычно он имеет высокое сопротивление, так что он забирает из цепи незначительный ток.
Аналоговые вольтметры перемещают указатель по шкале пропорционально измеренному напряжению; цифровые вольтметры отображают напряжение в цифровом виде с помощью аналого-цифрового преобразователя . Вольтметры производятся в самых разных стилях. Инструменты, постоянно установленные на панели, используются для контроля генераторов или другого стационарного оборудования. Портативные инструменты, обычно оснащенные также для измерения тока и сопротивления в виде мультиметра , являются стандартными измерительными приборами, используемыми в электротехнике и электронике. Любое измерение, которое можно преобразовать в напряжение, можно отобразить на измерителе, который откалиброван соответствующим образом; например, давление, температура, расход или уровень на химическом заводе.
Аналоговые вольтметры общего назначения могут иметь точность в несколько процентов от полной шкалы и используются при напряжениях от долей вольта до нескольких тысяч вольт. Цифровые счетчики могут изготавливаться с высокой точностью, обычно лучше 1%. Специально откалиброванные испытательные приборы имеют более высокую точность, а лабораторные приборы способны измерять с точностью до нескольких частей на миллион. Измерители, использующие усилители, могут измерять крошечные напряжения микровольт или меньше.
Часть проблемы создания точного вольтметра заключается в калибровке для проверки его точности. В лабораториях ячейка Вестона используется в качестве эталонного напряжения для точных работ. Доступны прецизионные источники напряжения на основе электронных схем.
Схематический символ [ править ]
На принципиальных схемах вольтметр представлен буквой V в круге с двумя выходящими линиями, представляющими две точки измерения.
Аналоговый вольтметр [ править ]
- Красный провод несет ток, подлежащий измерению.
- Пружина восстановления показана зеленым цветом .
- N и S - северный и южный полюса магнита.
Движущийся катушки гальванометра может быть использован в качестве вольтметра путем вставки резистора в серии с прибором. Гальванометр имеет катушку из тонкой проволоки, подвешенную в сильном магнитном поле. Когда подается электрический ток, взаимодействие магнитного поля катушки и неподвижного магнита создает крутящий момент, стремящийся заставить катушку вращаться. Крутящий момент пропорционален току через катушку. Катушка вращается, сжимая пружину, которая препятствует вращению. Таким образом, отклонение катушки пропорционально току, который, в свою очередь, пропорционален приложенному напряжению, которое указывается стрелкой на шкале.
Одна из целей конструкции прибора - как можно меньше создавать помехи в цепи, поэтому прибор должен потреблять минимальный ток для работы. Это достигается за счет последовательного включения чувствительного гальванометра с высоким сопротивлением, а затем всего прибора параллельно исследуемой цепи.
Чувствительность такого измерителя может быть выражена как «Ом на вольт», количество Ом в цепи измерителя, деленное на измеренное значение полной шкалы. Например, измеритель с чувствительностью 1000 Ом на вольт потребляет 1 миллиампер при полном напряжении; если бы полная шкала была 200 вольт, сопротивление на клеммах прибора было бы200 000 Ом, а на полной шкале измеритель потреблял бы 1 миллиампер от тестируемой цепи. Для многодиапазонных инструментов входное сопротивление меняется, поскольку инструмент переключается на разные диапазоны.
Приборы с подвижной катушкой и полем постоянного магнита реагируют только на постоянный ток. Для измерения переменного напряжения в цепи должен быть выпрямитель , чтобы катушка отклонялась только в одном направлении. Некоторые инструменты с подвижной катушкой также изготавливаются с нулевым положением в середине шкалы, а не на одном конце; они полезны, если напряжение меняет полярность.
Вольтметры, работающие по электростатическому принципу, используют взаимное отталкивание двух заряженных пластин для отклонения стрелки, прикрепленной к пружине. Счетчики этого типа потребляют незначительный ток, но чувствительны к напряжению более 100 вольт и работают как с переменным, так и с постоянным током.
Усиленный вольтметр [ править ]
Чувствительность и входное сопротивление вольтметра можно увеличить, если ток, необходимый для отклонения стрелки измерителя, подается от усилителя и источника питания, а не от тестируемой цепи. Электронный усилитель между входом и измерителем дает два преимущества; Можно использовать прочный прибор с подвижной катушкой, поскольку его чувствительность не обязательно должна быть высокой, а входное сопротивление может быть повышено, уменьшая ток, потребляемый из тестируемой цепи. Усиленные вольтметры часто имеют входное сопротивление 1, 10 или 20 МОм, которое не зависит от выбранного диапазона. Когда-то популярная форма этого прибора использовала вакуумную лампу в цепи усилителя и так называлась ламповый вольтметр (VTVM). Они почти всегда питались от местной сети переменного тока и поэтому не были особенно портативными.Сегодня в этих схемах используется твердотельный усилитель, использующийполевые транзисторы , следовательно, FET-VM, и используются в портативных цифровых мультиметрах, а также в настольных и лабораторных приборах. Они в значительной степени заменили мультиметры без усилителя, за исключением наименее дорогих диапазонов цен.
Большинство VTVM и FET-VM работают с измерениями постоянного, переменного напряжения и сопротивления; современные FET-VM добавляют текущие измерения, а часто и другие функции. Специализированная форма VTVM или FET-VM - вольтметр переменного тока. Эти инструменты оптимизированы для измерения переменного напряжения. У них гораздо более широкая полоса пропускания и лучшая чувствительность, чем у типичного многофункционального устройства.
Цифровой вольтметр [ править ]
Цифровой вольтметр (ДВМ) измеряет неизвестное входное напряжение путем преобразования напряжения в цифровое значение , а затем отображает напряжение в цифровой форме. Цифровые вольтметры обычно разрабатываются на основе аналого-цифрового преобразователя особого типа, называемого интегрирующим преобразователем .
На точность измерения DVM влияет множество факторов, включая температуру, входное сопротивление и колебания напряжения источника питания DVM. Менее дорогие DVM часто имеют входное сопротивление порядка 10 МОм. Прецизионные цифровые видеомагнитофоны могут иметь входное сопротивление 1 ГОм или выше для нижних диапазонов напряжения (например, менее 20 В). Чтобы гарантировать, что точность цифрового вольтметра находится в пределах допусков, указанных производителем, его необходимо периодически калибровать по стандарту напряжения, например элементу Вестона .
Первый цифровой вольтметр был изобретен и произведен Эндрю Каем из компании Non-Linear Systems (а позже основателем Kaypro ) в 1954 году. [1]
См. Также [ править ]
- Амперметр
- Класс точности электрических измерений
- Электрические измерения
- Электрометр
- Электронное испытательное оборудование
- Метрология
- Мультиметр
- Омметр
- Потенциометр (измеритель)
- Электромагнитный вольтметр
- Делитель напряжения
- Категория измерения
Ссылки [ править ]
- ^ Markoff, Джон (5 сентября 2014). «Эндрю Кей, пионер в области вычислительной техники, умер в возрасте 95 лет» . Некролог . Нью-Йорк Таймс . Проверено 7 сентября 2014 года .
Внешние ссылки [ править ]
 | Викискладе есть медиафайлы по теме вольтметров . |
- Глава « Схемы измерения постоянного тока» из « Уроки электрических цепей, том 1» Бесплатная электронная книга по постоянному току исерия « Уроки в электрических цепях ».
