Вольтметр устройство: Вольтметр. Назначение, устройство, как пользоваться и подключать вольтметр, принцип работы

Содержание

Вольтметр. Назначение, устройство, как пользоваться и подключать вольтметр, принцип работы

Вольтметр – это электроизмерительный прибор, который предназначен для измерения электрического напряжения на полюсах источника тока или на каком-нибудь участке электрической цепи. Эта величина задается в единицах, называемых вольтами, отсюда и название прибора – “Вольтметр”. На практике значения электрического напряжения измеряются в различных диапазонах, от микровольт (мкВ) до мегавольт (МВ).

Эти приборы доступны в продаже, как в аналоговом, так и в цифровом исполнении.

Многие вольтметры по внешнему виду очень похожи на амперметры. Для отличия вольтметра от других электроизмерительных приборов на его шкале ставят букву V. На схемах вольтметр изображают кружком с буквой V внутри (см. рисунок 1).

Рисунок 1. Электрическая схема с вольтметром

Как подключать вольтметр и производить измерения?

Вольтметры всегда должны быть подключены параллельно с электрическим устройством или элементом, на котором измеряется электрическое напряжение (рисунок 2).

Рис. 2. Способ измерения электрического напряжения на концах элемента R

Ключевая мысль состоит в том, что зажимы вольтметра присоединяют к тем точкам электрической цепи, между которыми надо измерить электрическое напряжение.

Однако следует помнить, что при таком соединении часть тока I_V будет протекать через вольтметр, а не через проверяемый элемент R. Таким образом, мы имеем дело с ситуацией, когда действие измерения физической величины изменяет значение этой величины. Это не единственный подобный пример в физике.

Как видно из предыдущих рассуждений, для измерения истинного значения электрического напряжения на концах элемент цепи, нам понадобится вольтметр с бесконечным сопротивлением. Тогда через измерительный прибор не будет протекать электрический ток, поэтому измерения будут неискаженными. На практике бесконечное электрическое сопротивление в вольтметре реализовать невозможно. Тем не менее, в настоящее время продаются вольтметры с чрезвычайно высоким внутренним сопротивлением, превышающим 100 ТОМ.

Стоит отметить, что считанное значение напряжения всегда меньше истинного значения. Это пример систематической ошибки измерения.

Истинное значение напряжения на концах элемента R на рис. 2, согласно закона Ома для участка электрической цепи, составляет: U = I*R

Но, так как вольтметр имеет внутреннее сопротивление, то он показывает значение: U_V = I_V * R_V = I_R * R .

После простых преобразований получаем, что реальное значение электрического напряжения на концах проверяемого элемента цепи R имеет значение: U = U_V * (1 + R/R_V )

Эта формула подтверждает наше предыдущее утверждение о том, что идеальный вольтметр должен иметь бесконечное внутреннее сопротивление. Поскольку коэффициент сопротивления в этой формуле стремится к бесконечности, измеренное значение U_V стремится к истинному значению U. Поскольку в реальности не существует прибора, удовлетворяющего этому идеальному условию, при проведении измерений необходимо выбирать вольтметр таким образом, чтобы величина вносимой им ошибки находилась в пределах предполагаемой погрешности измерений.

Вывод: Чем выше внутреннее сопротивление вольтметра, тем меньше погрешность измерения; поэтому вольтметры всегда имеют очень высокое электрическое сопротивление.

Как и у амперметра, у одного зажима вольтметра ставят знак “+“. Этот зажим необходимо обязательно соединять с проводом, идущим от положительного полюса источника тока. Иначе стрелка прибора будет отклоняться в обратную сторону. А отрицательный зажим, соответственно, соединяют с проводом, идущим от отрицательного полюса источника тока.

Расширение диапазона измерений.

У аналоговых вольтметров диапазон измерения в принципе ограничен концом шкалы; если на измерительный прибор подается более высокое напряжение, то, с одной стороны, стрелка прибора не может отклониться дальше, а с другой стороны, даже сам прибор может быть поврежден (выйти из строя). Чтобы расширить диапазон измерений в большую сторону, необходимо использовать подходящую электрическую схему, обеспечивающую подачу на вольтметр только части измеряемого напряжения.

Этого можно достичь, объединив вольтметр с последовательно подключенным резистором (эти резисторы ещё называют – “добавочными резисторами”). Например, если вольтметр с диапазоном измерения 50 мВ имеет внутреннее сопротивление 100 Ом, то последовательный резистор со значением 900 Ом вызывает падение напряжения на вольтметре только на 1/10. Таким образом, диапазон измерений увеличивается в 10 раз, поэтому вольтметры теперь могут измерять напряжение до 500 мВ.

Верхние пределы расширения диапазона измерения практически отсутствуют. Если последовательный резистор в вышеприведенном примере имеет значение 99 900 Ом, то общее сопротивление равно 100 000 Ом, и на вольтметре падает только 1/1000 от приложенного напряжения. Соответственно, можно измерить в 1000 раз большее напряжение, т.е. максимум 50 В.

Более наглядно посмотреть, как подключаются добавочные резисторы в электрическую цепь вы можете видеть на рисунке 3 ниже.

Рис. 3. Расширение диапазона измерений вольтметра

Если мы хотим использовать вольтметр с диапазоном до U_V для измерения напряжения до U₁ , мы можем написать: U₁ = I*R_P + U_V ,

В тоже время: U_V = I*R_V , тогда

после преобразований получаем, что сопротивление добавочного сопротивления должно иметь значение:

R_P = (U₁ / U_V – 1) * R_V

Мы также можем уменьшить диапазон измерения вольтметра. Для этого мы используем делители напряжения как на рис. 4.

Рис. 4. Делитель напряжения для уменьшения диапазона измерения вольтметра с U_V до U₁

При использовании цифровых измерительных приборов, измерение выполняется электронным способом и отображается на дисплее в цифровом виде. Однако проблема погрешности измерений и принцип расширения диапазона измерений идентичны для аналоговых и цифровых измерительных приборов.

Как работает вольтметр?

Существует два типа вольтметров: аналоговые, показывающие значение путем наклона стрелки механического прибора, и все чаще используемые в настоящее время цифровые, оснащенные сложными электронными схемами.

Аналоговые вольтметры обычно представляют собой амперметры с последовательно соединенным резистором R_V с очень большим значением электрического сопротивления. То есть, по сути, они измеряют ток I_V, протекающий через него, а шкала показывает значение, которое является результатом расчета: U_V = I_V * R_V .

Цифровые приборы, как правило, имеют обратную конструкцию (то есть они являются именно вольтметрами, а не амперметрами). Это связано с тем, что изготовить цифровой измеритель напряжения относительно просто. Если мы подключим его параллельно резистору с малым сопротивлением, то получим амперметр. Значение индикатора может быть рассчитано по уравнению: U_V = I_V * R_V .

Существует, однако, тип аналогового вольтметра, принцип действия которого не основан на принципе работы амперметра. Это электростатический вольтметр. На практике это конденсатор с одной неподвижной обкладкой и другой подвижной. Электрическое взаимодействие обкладок вызывает перемещение указателя, прикрепленного к движущейся части. С помощью такого вольтметра можно можно измерять даже очень высокие электрические напряжения, а значение его внутреннего сопротивление почти бесконечно.

Устройство

Рассмотрим устройство электростатического и электромагнитного вольтметра и способ их подключения к схеме.

На рисунке 5 показана конструкция электростатического вольтметра (слева) и электромагнитного вольтметра (справа) и как они соединены в электрическую цепь. Подвижные части вольтметров отмечены красным цветом.

Различные элементы вольтметров показаны цифрами.

Рисунок 5. Устройство вольтметров (электростатического – слева, электромагнитного – справа)

На рисунке 5 обозначено:

Неподвижная часть крышки воздушного конденсатора.
Подвижная часть обкладки воздушного конденсатора (чем сильнее притянута к неподвижной части, тем выше напряжение между обкладками).
Указатель, который позволяет считывать результат по шкале.
Указатель, который позволяет считывать результат по шкале.
Катушка, через которую протекает ток, создающий магнитное поле.
Ферромагнит, втянутый в катушку тем сильнее, чем сильнее протекающий через него ток (т.е. чем больше создаваемое им магнитное поле).
Пружина, уравновешивающая втягивающее усилие.
Направление магнитного поля, создаваемого катушкой.
Добавочный резистор – для изменения диапазона измерения вольтметра.
Проверка элемента электрической цепи.
Проверка элемента электрической цепи.
Электрическое напряжение на концах элемента R₁.
Электрическое напряжение на концах элемента R₂.

Статья «Устройство, назначение и принцип работы вольтметров»

Содержание

Виды вольтметров
1. Классификация
Как подключить вольтметр
Технические характеристики вольтметра
Принцип действия прибора
Вольтметр переменного тока
1. Измерение сопротивления

Вольтметр — это прибор, который используется для измерения напряжения до 1000 В в сетях постоянного и переменного тока промышленной частоты и применяется в информационно-измерительных системах. Качественный вольтметр имеет чрезвычайно высокое, бесконечное сопротивление. Благодаря большому сопротивлению прибора достигается оптимальная точность измерения.

Прибор предназначен для логической и математической обработки измерений.

Виды вольтметров

Всего существует два вида вольтметров:

Если цифровые приборы характеризуются точностью показаний, то аналоговые (стрелочные) вольтметры могут реагировать на минимальные отклонения параметров, которые не определяются цифровым тестером.

Портативные (или переносные) вольтметры предназначены для проверки (тестирования) напряжения в сети. В большинстве случаев, этот прибор включается в конструкцию тестера. Бывают стрелочные или цифровые приборы, кроме измерения напряжения они измеряют токи нагрузки, температуры, сопротивление цепи и т. д.
Стационарные вольтметры устанавливаются на приборной панели в электрораспределительных щитах. Они предназначены для контроля работы оборудования. Стационарные вольтметры относятся к электромагнитному типу.

Классификация

Приборы отличаются принципом действия, бывают электронные и электромеханические.

По назначению приборы бывают импульсные, измеряющие сеть переменного и постоянного тока.

Как подключить вольтметр

Вольтметр включается в цепь параллельно источнику напряжения и нагрузке. Это делается, чтобы высокое сопротивление, которое используется в приборе, не оказывало влияния на показания. Ток, протекающий через прибор, должен быть минимальным.

Рис. №1. Схема подключения вольтметра в сеть.

Технические характеристики вольтметра

Вольтметр может нормально функционировать при температуре воздуха, не превышающей 25–30 ºС и относительной влажности до 80 % при атмосферном давлении 630–800 мм ртутного столба.

Напряжение 220 В (частота до 400 Гц), частота сети 50 Гц. На измерение значительное влияние оказывает форма кривой напряжения питающей сети — синусоида, имеющая коэффициент гармоник max 5 %.

Возможности прибора оцениваются c помощью следующих показателей:

Сопротивление.
Предельные границы напряжения переменной цепи.
Диапазон измеряемых величин напряжения.
Класс точности измерений.

Принцип действия прибора

Основа работы вольтметра — метод аналогово-цифрового преобразования. Так, преобразователи, установленные в конструкции прибора В7-35, измеряют величину напряжения переменного и постоянного тока (а также сопротивление, силу тока), преобразуя измеряемую величину в нормализованное напряжение, а затем с использованием АЦП в цифровой код.

Функциональная схема цифрового тестера работает с использованием 4 преобразователей:

Масштабирующий преобразователь.
Преобразователь силы переменного и постоянного тока в напряжение.
Низкочастотный прибор, который преобразует напряжение переменного тока в постоянный.
Преобразователь сопротивления в напряжение.

Рис. №2. Схема цифрового вольтметра

Вольтметр переменного тока

Электронные широкополосные вольтметры, которые используются в сетях переменного тока, имеют конструктивные особенности и свойственную лишь им градуировку. Воздействие на измеряемую цепь зависит от входных параметров: входного активного сопротивления (Rв) (при этом оно должно быть наиболее высоким), емкости на входе (Cв) (она должна быть минимальной) и индуктивности (Lпр) (вместе с емкостью создается последовательный колебательный контур, который отличается своей резонансной частотой).

Рис. №3. Схема подключения вольтметра

Измерение сопротивления

Низкоомный вольтметр с сопротивлением max 15 Ом годится для измерения сопротивлений, которое выполняется с помощью формулы:

Rx = Rи * (U1/U2 – 1).

В формуле используется сопротивление Rв (вольтметра), и 1 и 2 показания прибора, точность измерения при этом не обязательно соответствует действительности, потому что замер не учитывает внутреннего сопротивления. Более точного результата можно достичь при использовании формулы:

Rx = (Rв + r ) * (U1/U2 — 1), где r — внутреннее сопротивление.

При замере каждое следующее сопротивление должно быть большим и выполняться с записью каждого замера.

Чтобы узнать, какое напряжение показывает прибор, необходимо руководствоваться шкалой вольтметра и ценой деления. Она определяется по максимальному пределу замеряемого значения, разделенного на количество делений шкалы.

Что такое вольтметр? – Определение из WhatIs.com

По

Участник TechTarget

Вольтметр, также известный как вольтметр, представляет собой 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 (AC). Специализированные вольтметры могут измерять радиочастотное (РЧ) напряжение.

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

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

Осциллограф можно использовать для измерения низких напряжений; вертикальное смещение соответствует мгновенному напряжению. Осциллографы также отлично подходят для измерения пиковых и размахов напряжения в приложениях переменного и ВЧ-сигнала. Вольтметры для измерения больших разностей потенциалов требуют прочных щупов, проводки и изоляторов.

В компьютерной практике подходят стандартные лабораторные вольтметры, поскольку возникающие напряжения невелики, обычно между 1 В и 15 В. Мониторы с электронно-лучевой трубкой (ЭЛТ) работают при нескольких сотнях вольт. Типичный лабораторный вольтметр может показывать эти напряжения, но устройства ЭЛТ должны обслуживаться только квалифицированными специалистами, потому что напряжения достаточно высоки, чтобы быть смертельными.
Последнее обновление: сентябрь 2005 г.
цифровая доступность
Цифровая доступность — это разработка технологических продуктов и сред, позволяющая людям с различными ограниченными возможностями не создавать препятствий или иным образом не иметь возможности участвовать в использовании услуги, продукта или функции.

ПоискСеть
восточно-западный трафик
Трафик Восток-Запад в контексте сети — это передача пакетов данных с сервера на сервер в центре обработки данных.
CBRS (Гражданская широкополосная радиослужба)
Служба широкополосной радиосвязи для граждан, или CBRS, представляет собой набор операционных правил, заданных для сегмента общего беспроводного спектра и …
частный 5G
Private 5G — это технология беспроводной сети, которая обеспечивает сотовую связь для случаев использования частных сетей, таких как частные …
ПоискБезопасность
одноразовый пароль на основе времени
Одноразовый пароль на основе времени (TOTP) — это временный код доступа, сгенерированный алгоритмом, который использует текущее время дня как один …

Что такое модель безопасности с нулевым доверием?
Модель безопасности с нулевым доверием — это подход к кибербезопасности, который по умолчанию запрещает доступ к цифровым ресурсам предприятия и . ..
RAT (троянец удаленного доступа)
RAT (троян удаленного доступа) — это вредоносное ПО, которое злоумышленник использует для получения полных административных привилегий и удаленного управления целью …
ПоискCIO
пространственные вычисления
Пространственные вычисления в широком смысле характеризуют процессы и инструменты, используемые для захвата, обработки и взаимодействия с трехмерными данными.

Пользовательский опыт
Дизайн взаимодействия с пользователем (UX) — это процесс и практика, используемые для разработки и внедрения продукта, который обеспечит позитивное и …
соблюдение конфиденциальности
Соблюдение конфиденциальности — это соблюдение компанией установленных правил защиты личной информации, спецификаций или …
SearchHRSoftware
Поиск талантов
Привлечение талантов — это стратегический процесс, который работодатели используют для анализа своих долгосрочных потребностей в талантах в контексте бизнеса . ..
удержание сотрудников
Удержание сотрудников — организационная цель сохранения продуктивных и талантливых работников и снижения текучести кадров за счет стимулирования …
гибридная рабочая модель
Гибридная рабочая модель — это структура рабочей силы, включающая сотрудников, работающих удаленно, и тех, кто работает на месте, в офисе компании…
SearchCustomerExperience
CRM (управление взаимоотношениями с клиентами) аналитика
Аналитика CRM (управление взаимоотношениями с клиентами) включает в себя все программные средства, которые анализируют данные о клиентах и представляют…
разговорный маркетинг
Диалоговый маркетинг — это маркетинг, который вовлекает клиентов посредством диалога.
цифровой маркетинг
Цифровой маркетинг — это общий термин для любых усилий компании по установлению связи с клиентами с помощью электронных технологий.
Вольтметр TCP/IP v 1.3
Вольтметр TCP/IP
версия v 1.3
Вольтметр TCP/IP предназначен для измерения постоянного напряжения, температуры и управления внешними устройствами.
Вольтметр TCP/IP версии v 1.3 содержит: 4 аналоговых входа, 1 термометр и 1 реле.
Применение
Вольтметр TCP/IP — универсальный прибор для измерения постоянного напряжения, имеющий встроенный веб-сервер. Благодаря этому измеренные значения могут быть переданы через Интернет. Использование в основном для измерения и контроля напряжения на расстоянии. Это подходит, например. для измерения батарей в солнечных системах и других устройствах, которые питаются от батарей.
Вольтметр TCP/IP имеет низкое энергопотребление (0,8 Вт) и включает в себя множество дополнительных функций, таких как хранение данных в облаке. или базы данных MySQL и отправки предупреждений в различных ситуациях.
Технические параметры
Размер платы: 96 x 119 мм
Напряжение питания платы: от + 5 В до + 28 В постоянного тока
Потребляемый ток платы: 77 мА / 12 В
Диапазон измерения вольтметра: 0–70 В постоянного тока
Разрешение вольтметра: 0,01 В
Входное сопротивление вольтметра: 1 МОм
Измерение скорости вольтметром: 2 раза/сек
Диапазон измерения термометра: от -25 до 120°C
Разрешение термометра: 0,1°C
Измерение скорости термометром: каждые 5 секунд
Датчик термометра DS18B20, длина 1 метр
Реле макс. напряжение переключения: 230 В, 3 А постоянного тока
Реле макс. ток переключения: 3 А
Реле макс. мощность переключения: 750 ВА (90 Вт)
Функции вольтметра TCP/IP
Чтение измеренных данных Данные могут быть прочитаны по-разному. Через веб-браузер, TCP-клиент, SNMP-клиент… [подробнее]
SNMP v2 Данные также можно считывать по протоколу SNMP. Устройство содержит агент SNMP v2…[подробнее]
TCP-сервер на порту 9760 Вольтметр TCP/IP содержит сервер TCP, который прослушивает порт 9.760. Можно считать измеренные данные с помощью TCP-клиента. [более]
Статический и динамический IP-адрес Вольтметр TCP может иметь динамический IP-адрес от DHCP-сервера или может быть установлен статический IP-адрес…[подробнее]
Программное обеспечение и инструменты для экспериментов Инструменты для получения IP- и MAC-адресов и различные программы для связи с вольтметром TCP.