Цифровой вольтметр на очень высокую точность

   По виду измеряемой величины цифровые вольтметры делятся на: вольт­метры постоянного тока, переменного тока (средневыпрямленного или сред­него квадратического значения), импульсные вольтметры — для измерения параметров видео- и радиоимпульсных сигналов и универсальные вольтмет­ры, предназначенные для измерения напряжения постоянного и переменного тока, а также ряда других электрических и неэлектрических величин (сопро­тивления, температуры и прочее).

Схема точного цифрового вольтметра

Генератор сделан на микросхеме 4047, он должен также питать преобразователь отрицательного напряжения. Вольтметр имеет три диапазона измерений: 2 V, 20 V, 200 V.

Схема точного цифрового вольтметра

В делителе применены резисторы 0,1%. При запуске системы возникла проблема её калибровки. Не имея доступа к эталонному прибору с точностью не менее 5 цифр, решено было купить готовый источник стабильных напряжений для калибровки. Основан он на AD584KH обеспечивает четыре уровня: 2,5 V и 5,0 V, 7,5 V и 10,0 V.

Схема точного цифрового вольтметра

На прилагаемых фотографиях видно измеренные значения. Корпус вольтметра была изготовлен из листовой стали, выдранной из корпуса старого компьютера. Питание идёт постоянным напряжением от БП на 15 В.

Схема точного цифрового вольтметра

Точность действительно сверх высокая. Показания реально стабильны, даже на открытых (не экранированных) измерительных проводах последняя цифра не «прыгает».

ЦИФРОВЫЕ ПРИБОРЫ

Когда мы пользуемся стрелочными электроизмерительными приборами, то всегда показания прибора, представляющие собой непрерывную величину, в уме переводим в цифровую форму, при этом часто допускаем ошибку, поскольку оценить точно положение стрелки на шкале достаточно трудно.

Существуют цифровые приборы, которые освобождают нас от этой обязанности. На шкале таких приборов высвечиваются цифры, показывающие значение измеряемого тока или напряжения.

Рис. Погрешности цифровых приборов, вызванные дискретизацией по уровню и времени

Цифровые приборы так же разнообразны, как и стрелочные, они измеряют напряжение, ток, частоту, угол сдвига фаз, мощность в цепях переменного и постоянного тока.

Во всех цифровых приборах непрерывная измеряемая величина (например, напряжение их на рис. ) преобразуется в дискретную, т. е. такую, которая может принимать только определенные значения.

Пусть, например, мы измеряем напряжение цифровым вольтметром, на отсчетном устройстве которого имеются только три значащие цифры. Это означает, что прибор может измерить напряжение величиной 000, 001, 002, 003… В, т. е. отсчет на этом приборе производится через в пределах от 0 до 999 В. Величина называется погрешностью дискретности по уровню. Если , то изменение напряжения на 0,5 В такой прибор зафиксировать не может.

Кроме погрешности дискретности по уровню существует еще погрешность дискретности во времени. Дело в том, что цифровые приборы производят измерения в определенные моменты времени.

Разновидности вольтметров

Есть два основных вида вольтметра – стрелочные и цифрового типа. Стрелочные, из-за хрупкости измерительного механизма и наличия в конструкции подвижных частей, чаще всего применяются на стационарных объектах. Там, где нет вибрации и низкая вероятность удара, отсутствует возможность переворачивания прибора.

Цифровой измерительный прибор получил очень широкое распространение. Малые габариты и вес позволяют использовать его в переносных вариантах измерительных приборов, самым востребованным из которых является универсальный, переносной, комбинированный цифровой ампервольтметр. Более удобное и привычное название — мультиметр. Ничто не ограничивает использование цифровых измерительных приборов в стационарных условиях.

Для проверки сети переменного тока электронапряжением 220 В достаточно временно подключить измерительное устройство в розетку.

Если возникает необходимость постоянного контроля за электронапряжением в сети устройство для измерения нужно включить стационарно в щитовой на рейке. Конструктивно данный измерительный прибор может быть и трехфазным. Установленный на рейке он одновременно и независимо будет контролировать напряжение всех фаз.

Принцип работы вольтметра

Его работа основана на принципе закона Ома.

Закон Ома гласит: «Напряжение на сопротивлении прямо пропорционально току, проходящему через него».

Любой базовый счетчик имеет разность потенциалов на своих клеммах, когда через него протекает полномасштабный ток.

Символом для обозначения вольтметра является круг с вложенной буквой V.

Вольтметр всегда подключается параллельно к нагрузке в цепи, для которой должно измеряться напряжение.

Вольтметр постоянного тока имеет знаки полярности. Поэтому необходимо подключить клемму плюса (+) вольтметра к верхней точке потенциала, а клемму минуса (-) к нижней точке потенциала, чтобы получить отклонение вольтметра.

В вольтметре переменного тока нет знаков полярности, и его можно подключить в любом случае.

Однако в этом случае также вольтметр все еще подключен параллельно к нагрузке, для которого измеряется напряжение.

Вольтметр с диапазоном высокого напряжения создается путем последовательного соединения сопротивления с измерительным механизмом, который имеет полную шкалу напряжения, как показано на рисунке ниже.

Полная шкала напряжения

Гальванометр в качестве амперметра

Гальванометр можно использовать как амперметр, если прибор установлен в параллельной связи с небольшим сопротивлением, именующимся шунтирующим. Дело в том, что сопротивления шунта маленькое, из-за чего амперметр может вычислять ток намного четче.

Допустим, нам нужен амперметр, фиксирующий полномасштабное отклонение для 1 А и содержит тот же гальванометр на 25 Ом с чувствительностью 50 мкА. Так как R и r параллельны, напряжение на них одинаково.

IR = IGr

Так что: IR = IG/I = R/r.

Решая для R и отмечая, что IG составляет 50 мкА, а I – А, получим:

Обзор
  • Разные типы тока
  • Источники ЭДС
Параллельное и последовательное соединение резисторов
  • Последовательное соединение резисторов
  • Параллельное соединение резисторов
  • Комбинированные схемы
  • Зарядка аккумулятора: ЭДС в последовательных и параллельных связях
  • ЭДС и конечно напряжение
Правила Кирхгофа
  • Введение и значение
  • Правило соединения
  • Правило напряжений
  • Применение
Вольтметры и амперметры
  • Вольтметры и амперметры
  • Нулевые измерения
Схемы RC
  • Резисторы и конденсаторы в последовательной связи
  • Полное сопротивление
  • Фазовый угол и коэффициент мощности

Разновидности

Бывает двух видов: постоянным и переменным. Первое есть в электростатических видах цепей и тех, которые имеют постоянный ток. Переменный встречается там, где есть синусоидальная энергия. Важно, что синусоидальная энергия делится на действующее, мгновенное со средневыпрямленным. Единица измерения напряжения электрического тока вольт.

Читайте также:  Правила и критерии выбора хорошего электрического чайника для дома

Стоит также отметить, что величина энергии между фазами называется линейной фазой, а показатель тока земли и фаз — фазным. Подобное правило используется во всех воздушных линиях. На территории Российской Федерации в электрической бытовой сети стандартное — 380 вольт, а фазное — 220 вольт.

Разновидности

Основные разновидности

Постоянное напряжение

Постоянным называется разность между электрическими потенциалами, при которой остается такой же величина с перепадами полярности на протяжении конкретного периода. Главным преимуществом постоянной энергии является тот факт, что отсутствует реактивная мощность. Это означает, что вся мощность, которая вырабатывается при помощи генератора, потребляется нагрузкой за исключением проводных потерь. Течет по всему проводниковому сечению.

Разновидности

Что касается недостатков, есть сложность повышения со снижением энергии, то есть в моменте преобразования ее из-за конструкции преобразователей и отсутствия мощных полупроводниковых ключей. К тому же сложно развязывается высокая и низкая энергия.

Обратите внимание! Используется постоянная энергия в электронных схемах, гальванических элементах, аккумуляторах, электролизных установках, сварочных инструментах, инверторных преобразователях и многих других приборах.

Вам это будет интересно Особенности вихревых токов Фуки

Разновидности

Постоянный ток

Переменное напряжение

Переменным называется ток, изменяющийся по величине и направлению периодически, но при этом сохраняющий свое направление в электроцепи неизменно. Нередко его называют синусоидальным. Одно направление, в котором движется энергия, называется положительным, а другое — отрицательным. Поэтому получающаяся величина называется положительной и отрицательной. Такой показатель является алгебраической величиной. В ответ на вопрос, как называется единица измерения напряжения, необходимо отметить, что это вольт. Значение его определяется по направлению. Максимальное значение — амплитуда. Бывает он:

Разновидности
  • двухфазным;

Двухфазный

  • трехфазным;
Разновидности

Трехфазный

  • многофазным.

Многофазный Используется активно в промышленности, на электрической станции, на трансформаторной подстанции и передается в каждый дом при помощи линий электрических передач. Больше всего используется три фазы для подключения. Подобная электрификация распространена на многих железных дорогах.

Разновидности

Обратите внимание! Стоит отметить, что имеются также некоторые виды двухсистемных электровозов, которые работают во многих случаях на переменном показателе.

Переменный ток