Прибор для измерения напряжения. Как измерить напряжение мультиметром
Вольтметр – это прибор, назначение которого измерять электродвижущую силу (ЕДС) на определенном участке электрической цепи, или проще – прибор для измерения (разность электрических потенциалов). Этот прибор всегда подключается параллельно элементу питания или нагрузке. Измеренное значение показывает в Вольтах.
Если говорить об идеальном вольтметре , то он должен обладать бесконечным внутренним сопротивлением, чтобы точно измерять и не оказывать побочного воздействия на цепь. Именно поэтому в приборах высокого класса стараются сделать максимально возможным внутреннее сопротивление, от которого зависит точность измерения и помехи, создаваемые в электрической цепи.
Рисунок — Формулы измерения напряжения
Если говорить о способе монтажа, то подразделяют на три основные группы:
Стационарные;
Щитовые;
Переносные;
Как становится ясно из названия, стационарные приборы используются там, где необходим постоянный контроль, щитовые – в распределительных щитках и на приборных панелях, а переносные – в компактных приборах, которые можно использовать в любом месте. 
Рисунок — Схема подключения вольтметра
Посмотрите видео о подключении вольтметра:
По назначению все вольтметры делятся
Селективные;
Фазочувствительные;
Импульсные.
Вольтметры переменного тока , как и постоянного используются для измерений в сетях с соответствующим типом тока, а вот селективные – могут отделять гармоническую составляющую сложного сигнала, и определять среднеквадратическое значение напряжения.
Импульсный вольтметр обычно используют для измерений амплитуды постоянных импульсных сигналов, а также они способны точно определить амплитуду одиночного импульса.
Фазочувствительные приборы могут измерять изменения составляющих комплексных напряжений, благодаря чему становится возможным точное исследование амплитудно-фазовой характеристики усилителей, и прочих подобных схем.
По принципу действия различают электронные (цифровые или аналоговые), и электромеханические вольтметры (электромагнитные, термоэлектрические, а также магнитоэлектрические, электродинамические и электростатические).
Все электромеханические приборы, за исключением термоэлектрических, по сути, являются обычным измерительным механизмом с показывающим устройством. Во всех них для расширения пределов измерений применяются дополнительные сопротивления.
Приборы данной категории, не смотря на довольно высокое внутреннее , имеют относительно большую погрешность, что делает невозможным их использование в ходе экспериментов и исследований, где требуется повышенная точность данных.
Термоэлектрический вольтметр использует для замеров электродвижущую силу одной или нескольких термопар, которые греются из-за тока входящего сигнала. Они более точны и компактны, в сравнении с электромеханическими измерителями напряжения.
В аналоговых вольтметрах помимо магнитоэлектрического измерителя и дополнительных резисторов в обязательном порядке присутствует измерительный усилитель, позволяющий в несколько раз повысить внутреннее сопротивление прибора, и соответственно – улучшить точность показаний.
Рассмотрим несколько вольтметров разных производителей
1. В3-57 — микровольтметр
Измерительное устройство модели В3-57 — вольтметр-преобразователь среднеквадратич. показаний. Разработан для замеров среднеквадратич. значения напряжений произвольной формы и их линейного преобразован. в постоян. тока. Шкала прибора промаркирована в среднеквадратич. значениях и децибелах (от 0 дБ и до 0,775 В). Используется при контроле и наладке разнообразных радиотелетехнических устройств и средств связи, вычислении частотных характеристик широкополосных аппаратов, обследованиях шумовых устойчивых сигналов и т. д.
Основные техданные:
— Пределы замеров напряжений 10 мкВ — 300 В с граничными зонами: 0,03-0,1-0,3-1-3-10-30-100-300мВ 1-3-10-30-100-300В
— Границы частот 5 Гц — 5 МГц
— Допустимая погрешность, %: ±1 (30-300 мВ), ±1,5 (1-10 мВ), ±2,5 (0,1-0,3 мВ и 1-300 В), ±4 (0,03 мВ)
— Входное сопротивл.5 МОм ±20%
— Входная емкость: 27пФ (0,03-300 мВ) и 12 пФ (1-300 В)
— Напряжение на выходе линейного преобразоват. 1 В
— Сопротивление на выходе линейного преобразоват. 1 кОм ±10%
— Предельный коэфф. амплитуды сигнала 6*(Uk/Ux)
2.Вольтметры переменного АКИП-2401
— Измерение ср.квадратического значения переменного напряжения
— Диапазон частот: 5 Гц…5 МГц
— Диапазон измерения напряжения: 50 мкВ…300 В (6 пределов)
— Два измерительных ВЧ входа: Кан1 / Кан2
— Максимальное разрешение: 0,0001 мВ
— Отображение уровня входного сигнала в дБн, дБм, Uпик
— Автоматический или ручной выбор пределов измерений, удержание результата (Hold)
— Двухстрочный VDF-дисплей
— Интерфейс RS-232
3. Вольтметр В7-40/1
Высококачественный цифровой универсальный прибор, предназначенный для измерения постоянного и переменного напряжений, силы токов и сопротивления постоянному току. В7-40/1 применяется при производстве радиоаппаратуры и электрорадиоэлементов, при научных и экспериментальных исследованиях, в лабораторных и цеховых условиях. Встроенный в В7-40/1 интерфейс IEEE 488 позволяет успешно использовать его в составе автоматизированных информационно — измерительных систем.
Вольтметр В7-40/1 соответствует жестким условия эксплуатации.
— Точность измерения по постоянному току вольтметра В7-40/1 — 0,05 %
— Максимальная разрешающая способность В7-40/1 — 1 мкВ; 10 мкА; 1 мОм
— Диапазоны 0,2; 20; 200; 1000 (2000) В
— Разрешение 1, 10, 100 мкВ; 1; 10 мВ
— Основная погрешность измерения ±(0,04 %+ 5 ед. мл. р)
Входное сопротивление:
— на диапазоне 0,2 В не менее 1 ГОм
— на диапазоне 2 В не менее 2 ГОм
— на диапазонах 200….1000 В, не менее 10 МОм
Ещё одно видео о способе подключения вольтметра:
О назначении и применении вольтметров в практических целях знает каждый, кто так или иначе сталкивался с починкой электроники и электрическими цепями в целом. Они служат для измерения величины напряжения или ЭДС цепи, а также могут содержать в себе дополнительные измерительные контуры (работать в режиме мультиметра).
По принципу действия вольтметры подразделяются на:
- электромеханические – исторически первый тип измерителей напряжения, морально устаревающий, дающий большие погрешности и постепенно выходящий из производства (касается некоторых разновидностей);
- электронные – аналоговые и цифровые вольтметры, обладающие высокой точностью измерений и широко применяемые в электротехнических сферах производства.
Поскольку измерительный прибор не представляет собой принципиально сложной конструкции, то его разработкой занимается огромное количество компаний по всему миру. С развитием китайской торговой площадки АлиЭкспресс у отечественных потребителей появилась хорошая возможность приобретать товары (в том числе и вольтметры), стоимость которых на порядок дешевле рыночной. В связи с этим мы составили рейтинг десяти самых лучших электронных вольтметров для измерения напряжения, представленных в ассортименте магазина АлиЭкспресс.
Лучшие цифровые вольтметры
Стандартные цифровые вольтметры применяются для определения напряжения в электрической цепи и диагностики электрических элементов. Преимуществом таких устройств над условными электромеханическими измерителями является высокая точность измерений и простота представления информации. Единственный недостаток электронных цифровых вольтметров заключается в заведомо более низкой степени надёжности – элементы схем очень чувствительны к высоким подаваемым нагрузкам, а также плохо переносят сильные механические удары.
4 Inpelanyu C1187
Лучшая цена
Цена на АлиЭкспресс: от 59 руб.
Рейтинг (2019): 4.8
Открывает наш рейтинг миниатюрный и компактный вольтметр от компании Inpelanyu. Девайс представляет собой небольшую плату с дисплеем (поставляется в трех вариантах расцветки), на который, соответственно, выводится значение измеряемого напряжения. Подобная конструкция может использоваться в самых разных целях (например, в качестве индикатора к зарядному устройству или для бортовой сети автомобиля), легко подключается и весьма достоверно измеряет (товар довольно популярен на АлиЭкспресс и поэтому его погрешность была многократно проверена покупателями). Кроме того, на плате имеется подстроечный резистор, что поможет добиться точности в каком-то конкретном диапазоне. Присутствует и своеобразная защита от неправильной установки – если вы перепутаете полярность проводов, дисплей просто не включится.
3 Diymore 100V 10A
Самая популярная модель
Цена на АлиЭкспресс: от 112 руб.
Рейтинг (2019): 4.8
По своему типу данный прибор похож на описанный выше вольтметр, но Diymore уже не так примитивен и умеет показывать не только напряжение, но и силу тока. В остальном различий практически нет, принцип работы и сфера применения счетчика идентичны. На точность измерений особых жалоб нет, однако многие пользователи отмечают сложность подключения вольтметра (никакой схемы либо инструкции в комплекте нет, и далеко не каждый сможет самостоятельно разобраться с распиновкой из 5 проводов).
2 Inpelanyu Q0621
Оптимальное решение для автомобиля
Цена на АлиЭкспресс: от 242 руб.
Рейтинг (2019): 4.9
Данный датчик позиционируется производителем как специально предназначенный для использования в машинах (мотоциклах). Подобная адаптированность прибора выражается в том, что для подключения вольтметра не придется ничего дополнительно паять и монтировать – достаточно просто вставить прибор в прикуриватель, после чего он в режиме реального времени будет информировать вас о текущем напряжении бортовой сети и температуре внутри автомобиля. Это является как основным достоинством, так и главным недостатком гаджета. Плюс заключается в том, что, как уже было сказано, подключить Q0621 сможет абсолютно любой пользователь в независимости от своих умений паять и т.п. – вольтметр нужно лишь поместить в отведенный разъем.
Минус кроется в следующем: гаджет будет занимать весьма полезный слот прикуривателя, а на его корпусе даже не предусмотрен usb-вход для зарядки. Естественно, что если автовладелец хотя бы чуть-чуть разбирается в технике, то он лучше потратит время и подключит более простой, но автономный вольтметр.
1 KETOTEK AC20A
Самый функциональный
Цена на АлиЭкспресс: от 610 руб.
Рейтинг (2019): 5.0
Прибор воплощает максимум того, что может содержать в себе компактный измерительный датчик. Небольшое по габаритам устройство сочетает множество функций и способно одновременно отображать напряжение, силу тока, энергию и ряд других не столь важных показателей. Имеются возможности для дополнительной ручной настройки под конкретные условия (например, установка предельной мощности). И если по точности измерений особых нареканий в отзывах замечено не было, то вот дисплей многим показался тускловатым (наиболее контрастным изображение получается при наблюдении под углом в 45 градусов снизу к плоскости экрана), а с определенных ракурсов так и вообще практически незаметным.
Лучшие портативные вольтметры
В данной категории речь пойдет о приборах, которые могут функционировать без непосредственного подключения к электрической цепи. Такого рода вольтметры используются в основном электриками для быстрого определения наличия напряжения на конкретном участке.
3 MESTEK MT898
Лучшая бесконтактная модель
Цена на АлиЭкспресс: от 468 руб.
Рейтинг (2019): 4.8
Хороший выбор для электриков и других специалистов, часто работающих с напряжением. В гаджете реализована бесконтактная технология, которая позволяет узнавать данные о наличии напряжения, не касаясь самих проводов и таким образом не нарушая их изоляцию. Модель имеет вид шариковой ручки со специальным зажимом (для лучшей фиксации в кармане), собрана из качественного пластика и снабжена двумя режимами чувствительности (первый определяет фазу/0, а второй предназначен для поиска скрытой проводки). Также можно настроить индикацию (звуковую либо световую), а при недостаточном освещении воспользоваться фонариком.
Работает прибор только от батареек типа AAA (подключить аккумуляторы не получится) и, как вам наверное уже стало понятно, непосредственно измерять напряжение не умеет (а лишь показывает его наличие).
2 UNI-T UT18D
Широкий диапазон измерений
Цена на АлиЭкспресс: от 2708 руб.
Рейтинг (2019): 4.9
Достоин упоминания и портативный вольтметр UNI-T UT18D, оригинальный как по своему исполнению, так и по эксплуатационным показателям. В сборном корпусе, состоящем из двух сегментов, расположены щупы для измерения напряжения на выводах электрических цепей. Каждый из сегментов выполнен в виде удобной рукоятки и окрашен в чёрный и красный цвета соответственно.
Судя по описанию от продавца, UNI-T UT18D предназначен для измерения напряжения в диапазоне от 12 до 690 В. Такой разброс значений придаёт прибору некой универсальности, однако точности при трёхзначном отображении результата будет явно маловато. Не впечатляют и требования к эксплуатации: корректная работа вольтметра гарантирована только при температурах от -12 до +40 градусов Цельсия. Несмотря на все ограничения и условности потребители дают модели исключительно высокие оценки. Возможно технические характеристики с эргономикой и являются решающими показателями, но они не в состоянии в одиночку оправдать запрашиваемую стоимость.
1 OOTDTY 1A10388-BK
Выбор профессионалов
Цена на АлиЭкспресс: от 271 руб.
Рейтинг (2019): 4.9
Классический мультиметр, отлично подходящий как для домашних, так и для профессиональных целей. В одном устройстве сконцентрировано множество разных функций (вольтметр, амперметр, тестер сопротивления), причем все они работают на различных частотах и диапазонах. Предусмотрены защита от перегрузок и тестовые провода для безопасного подключения, а сам гаджет, хоть и произведен в Китае, по своей конструкции и дизайну сильно напоминает детище советской электроники (которая для многих является чуть ли не эталоном надежности и качества).
Несмотря на то, что принцип работы OOTDTY не очень сложен и явно не вызовет затруднений у опытных пользователей, для новичков прибор рискует показаться чересчур мудреным и небезопасным (этому способствует и отсутствие русскоязычной инструкции). Однако в сети полно подробных руководств и советов, так что разобраться сможет практически каждый.
Лучшие вольтметры для USB-портов
Вольтметры для USB-портов представляют собой миниатюрные проводниковые устройства, в основе которых лежат те же принципы, что и у стандартных электронных моделей. Они применяются для диагностирования состояния интерфейсов USB-подключения, выводя информацию об измерениях на миниатюрный дисплей. Говорить о достоинствах и недостатках таких приборов нет смысла, поскольку USB-вольтметры не имеют аналогов, выполняющих схожую функцию.
3 JUANJUAN USB Tester
Лучшая цена за USB-тестер
Цена на АлиЭкспресс: от 223 руб.
Рейтинг (2019): 4.8
Ирония судьбы бюджетного вольтметра от компании JUANJUAN заключается в двойственности впечатлений от высказываний пользователей и того, какими техническими характеристиками наделили его разработчики. Во-первых, примечателен узкий диапазон измерения напряжения – от 5 до 20 В соответственно. Во-вторых, погрешность измерений (в самом лучшем случае) составляет порядка одного процента от результата – в некоторых системах такой показатель точности недопустим, и может привести к ошибочной отбраковке или пресловутому пропуску явного дефекта. Этих факторов вполне достаточно для того, чтобы перестать рассматривать вольтметр в качестве одного из самых лучших, однако у покупателей на этот счёт имеется собственное мнение.
Собственно, оценивается не столько качество работы JUANJUAN USB Tester, сколько сам факт его функционирования. Большую роль в популяризации сыграл и продавец: скорость доставки также оставляет приятное впечатление. Но главным плюсом вольтметра является уровень стоимости: найти работающий аналог по схожей сумме практически невозможно.
2 ATORCH 12 in 1
Лучшее соотношение цены и качества
Цена на АлиЭкспресс: от 392 руб.
Рейтинг (2019): 4.9
Данный USB-тестер отличается в первую очередь высокой точностью измерений, многократно проверенной покупателями со всех уголков света. На экран устройства выводится стандартная информация о напряжении, силе тока, сопротивлении, емкости батареи, текущей температуре и времени зарядки, а сам дисплей имеет несколько режимов подсветки. Несмотря на то, что девайс позиционируется как супермногофункциональное (маркировка 12 in 1 многим напомнит времена Тетриса и картриджей для Dendi, где количество игр считалось схожим малопонятным образом), каких-то необычных и интересных возможностей замечено не было. Зато ATORCH обладает внутренней памятью (то есть даже будучи отключенным от сети, устройство запоминает информацию о последнем подключенном аппарате, что очень удобно, например, при тестировании повербанков).
1 HIDANCE 2USB-A1
Самый надежный
Цена на АлиЭкспресс: от 529 руб.
Рейтинг (2019): 5.0
HIDANCE 2USB-A1 – это один из самых популярных USB-вольтметров, представленных на сайте АлиЭкспресс. Обладает широким диапазоном измерения напряжения (от 3.6 до 32.5 В), а также силы тока (от 0 до 5 А), температуры элемента и мощности (до 300 Вт). Погрешности измерений при таких показателях составляют порядка одной сотой от результата, однако для активной мощности этот показатель находится на уровне тысячных долей. Безусловным плюсом HIDANCE 2USB-A1 являются и адекватные условия для эксплуатации: значение температуры не должно опускаться ниже -10 и не превышать отметки в +60 градусов Цельсия.
За несколько лет активных продаж устройство купили более десяти тысяч человек, что является наглядным доказательством его надёжности. Учитывая уровень стоимости, запрашиваемой дистрибьютером, и складывая воедино все вышеописанные показатели, получаем безоговорочно лучший USB-вольтметр в своей категории.
Вольтметр, что это такое? В первую очередь это прибор, который служит в качестве измерительного устройства величины напряжения до 1000В в сетях постоянного и переменного тока, промышленной частоты и используется в информационно-измерительных системах. Идеальный вольтметр обладает чрезвычайно высоким, бесконечным сопротивлением, за счет большого сопротивления прибора достигается наиболее высокая точность и широкие сферы использования.
Прибор предназначен для обеспечения математической и логической обработки измерений.
Виды вольтметров
Существует два вида вольтметров:
- Портативные или переносные вольтметры
, предназначенные для проверки (тестирования) напряжения в сети. Как правило, такой прибор включается в конструкцию тестера, различаются цифровые или стрелочные приборы, кроме измерения напряжения они выполняют функцию по измерению токов нагрузки, сопротивления цепи, температуры и т. д.
Если цифровые приборы отличаются точностью показаний то типы вольтметров, относящиеся к аналоговым (стрелочным) приборам, способны реагировать на малейшие отклонения параметров, не определяемых цифровым прибором. - Стационарные приборы устанавливаются на приборных панелях в электрораспределительных щитах для контроля работы оборудования, эти приборы принадлежат к электромагнитному типу.
Классификация вольтметров
Приборы различаются по принципу действия, бывают электромеханические и электронные.
По назначению, приборы – импульсные, измеряющие сеть постоянного и переменного тока.
Как подключить вольтметр
Вольтметр включают в цепь параллельно нагрузке и источнику напряжения , это делается для того чтобы высокое сопротивление, используемое в приборе не оказывало влияние на показания прибора. Величина тока протекающего через прибор должна быть минимальной.
Технические характеристики вольтметра
Нормальная работа вольтметра возможна при температуре воздуха не превышающая 25 – 30 о С с относительной влажностью воздуха до 80% при атмосферном давлении 630 – 800мм рт. ст. Частота питающей сети 50 Гц и с напряжением 220В (частотой до 400 Гц). На измерение большое влияние оказывает форма кривой переменного напряжения питающей сети – синусоида с коэффициентом гармоник не более 5%.
Возможности прибора оцениваются при помощи следующих показателей:
- Сопротивление прибора.
- Диапазон измеряемых величин напряжения.
- Класс точности измерений.
- Предельные границы частот напряжения переменной цепи.
Принцип действия прибора
В основу работы вольтметра заложен метод аналогово-цифрового преобразования с двухтактным интегрированием. Рассмотрим работу прибора на примере В7-35. Преобразователи установленные в конструкции, измеряя величины напряжения постоянного и переменного тока, силу тока, сопротивление, преобразуют в нормализованное напряжение и при использовании АЦП преобразуют в цифровой код.
Функциональная схема цифрового вольтметра работает на использовании 4 преобразователей это:
- Масштабирующий преобразователь.
- Низкочастотный прибор, преобразующий напряжение переменного тока в постоянный ток.
- Преобразователь силы постоянного и переменного тока в напряжение.
- Преобразователь сопротивления в напряжение.
Вольтметр переменного тока
Широкополосные электронные вольтметры, используемые в сетях переменного тока, имеют свои конструктивные особенности и свойственную только им градуировку. Степень воздействия на измеряемую цепь при исследовании зависит от входных параметров комплексное, это: входное активное сопротивление (Rв), при этом сопротивление должно быть наиболее высоким, емкость на входе (Cв), она должна быть как можно меньше и индуктивность (Lпр), она вместе с емкостью создает последовательный колебательный контур, отличающийся своей резонансной частотой.
Измерение сопротивления вольтметром
Низкоомный вольтметр с сопротивлением не более 15 Ом пригоден для измерения сопротивлений и выполняется при помощи формулы:
Rx = Rи * (U1/U2 – 1)
Для формулы используются сопротивление вольтметра Rв, а также 1 и 2 показания вольтметра, точность измерения не всегда соответствует действительности, так как замер осуществляется без учета внутреннего сопротивления прибора. Более точный результат достигается при использовании формулы:
Rx = (Rв + r) * (U1/U2 — 1), внутреннее сопротивление – r.
При замере каждое последующее сопротивление должно быть большим по сопротивлению вольтметра и выполнятся с фиксацией каждого замера.
Для того чтобы определить какое напряжение показывает вольтметр руководствуются шкалой вольтметра, при помощи цены деления прибора. Она определяется по верхнему пределу замеряемого значения, которое делится на количество делений шкалы.
Вольтметр - это прибор, который служит для измерения напряжения на участке цепи. Как правильно работать с этим прибором, что нужно учитывать при выборе вольтметра, какие еще бывают приборы для измерения напряжения в сети, давайте разберемся.
Напряжение
Напряжением называют физическую величину, выражающую работу, которая была затрачена для пробного электрического заряда из одной точки электрической цепи в другую. Или, другими словами, это энергия, расходуемая при перемещении положительного заряда из точки с малым потенциалом в точку с большим потенциалом.
Оно бывает двух видов: постоянное и переменное. Постоянное напряжение характерно для цепей электростатики или постоянного тока , а переменное – для схем с переменным и суисоидальным током. Данная физическая величина измеряется в вольтах, а его обозначение: U.
Эту величину можно находить по следующим формулам:
- U= I*R
- U= P/I
- U=√P*R
Где U — напряжение, I – с ила тока, R – сопротивление, P – мощность.
Но значение U можно узнать, не используя этих формул, если провести специальные измерения. Для этого надо просто уметь пользоваться вольтметром.
Он является простейшим прибором для измерения напряжения. На уроках физики в школах детям часто рассказывают об особенностях данного устройства , учат проверять напряжение в электрической цепи. С помощью него можно узнать не только напряжение, но и сопротивление, если знать специальные формулы. Вольтметром удобно пользоваться, и он несложен в устройстве, поэтому вольтметр остается самым лучшим способом измерения U в домашних условиях.
Классификация вольтметров
Они бывают электромеханическими (такие приборы являются наиболее чувствительными и точными), электронными, принцип действия которых заключается в преобразовании переменного напряжения
в постоянное, и цифровыми.
Исходя из назначения, вольтметры могут быть импульсными, постоянного или же переменного тока. А по принципу применения - щитовыми и переносными. Перед использованием прибора нужно проверять, к какому из типов они относятся, чтобы провести правильные измерения.
Немного истории
Первый в истории вольтметр был изобретен русским физиком Г.В. Рихманом в 1754 году и назывался «указателем электрической силы». Современные электростатические вольтметры основаны на принципах этого устройства.
Строение вольтметра
Прежде чем приступать к измерению напряжения, следует изучить, как работает вольтметр.
Его основные элементы - это корпус, клемма, стрелка и шкала. На клеммах обычно стоит знак «плюс» или «минус» или же они помечены цветом (плюс - красный цвет, минус - синий или черный цвет). Часто на этом приборе можно заметить букву «V»
. Когда прибор служит для цепей с переменным током, то на циферблате изображается волнистая линия, а когда для цепей с постоянным током - линия прямая. Иногда используются обозначения АС (для измерения переменного тока) и DC (для измерения постоянного тока). В приборах для переменного тока полярности нет.
Классический вольтметр, который на данный момент немного устарел, состоит из катушки тоненькой подковообразной проволоки с железной стрелкой, которая располагается между концами магнита. Стрелка перемещается на оси. Ток идет по катушке , и намагниченная стрелка перемещается из-за силы тока. Чем сила тока больше, тем больше отклоняется стрелка. Можно заметить, что устройство этого прибора не очень сложное. Весь его принцип основан на простых законах физики.
Как пользоваться вольтметром
Вольтметр всегда подключается параллельно участку цепи, т. к. такое подключение уменьшает ток. Прибор может провести измерения напряжения только на определенном участке электрической цепи. При работе с ним нужно всегда соблюдать полярность. Провода прикручивают к винтам с гайками. У приборов, рассчитанных на постоянное напряжение, контакты обозначены знаками «плюс» и «минус». Это что касается стрелочного вольтметра. В электронных моделях все гораздо проще: там нет проводов. Более подробно можно познакомиться с принципом работы вольтметра, посмотрев видео.
Как работать вольтметром
Перед тем как проводить измерения нужно проверить, подходит ли данный прибор для них. В первую очередь необходимо определить максимально допустимую величину измерений для данного вольтметра. Для этого достаточно просто найти наибольшее числовое значение на шкале вольтметра. Далее следует уточнить
, в каких единицах измеряет вольтметр. Это могут быть вольты, микровольты или милливольты. Пренебрежение этим пунктом может привести к тому, что прибор начнет дымиться после подключения к сети, значение напряжения которой во много раз выше допустимого.
Если напряжение в электрической цепи уже известно и превышает шестьдесят вольт, то нужно использовать специальные диэлектрические перчатки и щупы с хорошей изоляцией. Безопасное напряжение для человека - около 42 вольт при нормальных условиях и около 11 в неблагоприятных условиях (повышенная влажность, повышенная температура, железные предметы поблизости и т. д.).
Вольтметр и автомобиль
В машине этот прибор используется по двум основным причинам: для того, чтобы следить за зарядкой аккумулятора и контролировать просадки напряжения в бортсети. Для полного контроля просадки питания, можно установить два вольтметра: один - для подключения к аккумулятору, а второй – для подключения к клеммам усилителей.
С помощью него можно измерять ток в сети автомобиля. Кузов машины имеет отрицательный заряд (знак «-»), значит, к нему подсоединяется клемма с минусовым полюсом. Плюсовую клемму подключают
к «положительному» генератору. Таким образом измеряют напряжение в автомобиле. Обычно оно имеет значение около четырнадцати вольт. Для подключения лучше использовать толстые провода: они уменьшают погрешность в измерениях. Основные нормы напряжения:
- Для заглушенного двигателя 12,2 – 12,6 вольт
- Для заведенного двигателя 13,6 – 14,4 вольт
Мультиметр
Напряжение может измерять и мультиметр . Перед тем как использовать это устройство, нужно обязательно ознакомиться с инструкцией.
Мультиметры, как правило, могут измерить три основные величины: силу тока, сопротивление и напряжение. Они могут быть аналоговыми и цифровыми.
Некоторые мультиметры могут измерять и:
Таким образом, возможности мультиметра определяются их моделью и типом. Абсолютно любой мультиметр может измерить напряжение, силу тока (постоянную) и сопротивление.
Классический вольтметр удобен в использовании и несложен в своем устройстве. Он всегда подключается параллельно к участку цепи. Всегда лучше сначала собрать цепь, а потом подсоединять к ней вольтметр. В работе с этим прибором очень важно соблюдать полярность . С помощью него можно измерять напряжение в машине. Никогда не надо забывать, что напряжение (как высокое, так и низкое) опасно не только для здоровья, но и для жизни человека.
Поэтому при работе с электроприборами нужно соблюдать технику безопасности: пользоваться специальными перчатками, работать только в нормальных условиях и т. д. Перед использованием, нужно проверять прибор.
Первый учёный, который сконструировал и создал достаточно мощную электрическую батарею постоянного тока, был известный итальянский физик Александро Вольта. Эта батарея получила название «вольтов столб» и состояла из нескольких тысяч кружочков из цинка и меди, которые разделялись пропитанными в соляной кислоте матерчатыми прокладками. Он использовал батареи с большим или меньшим количеством элементов. Маленькие батареи давали слабую искру, большие батареи сильную и яркую.
Для измерения напряжения или разности потенциалов используется прибор, который называется вольтметр. На снимке изображён щитовой стрелочный вольтметр , который может монтироваться на щите управления, какого либо устройства. Он используется только для измерения конкретной величины напряжения на одном из узлов данного устройства. Тот вольтметр, что изображён на фото, применяется для измерения постоянного напряжения до 15 вольт. Взгляните на его шкалу. Она ограничена 15 вольтами.
На принципиальных схемах условное изображение вольтметра может выглядеть вот так.
Из рисунка видно, что условное изображение вольтметра на схеме может быть разным. Если в кружке обозначена буква «V », то это означает, что данный вольтметр рассчитан на измерения величин напряжения, составляющих единицы – сотни вольт. Изображения с обозначением «mV » и «μV » указываются в тех случаях, если вольтметр рассчитан на измерение долей вольта - милливольт (1mV = 0,001V) и микровольт (1μV = 0,000001 V). Иногда рядом с изображением вольтметра также указывается максимальная величина напряжения, которую способен измерить вольтметр. Например, вот так – 100 mV. Обычно эта величина указывается для встраиваемых стрелочных вольтметров. Превышать это напряжение не стоит, так как можно испортить прибор.
Кроме этого, рядом с выводами вольтметра могут быть проставлены знаки полярности подключения его в схему «+ » и «- ». Это касается тех вольтметров, которые применяются для измерения постоянного напряжения.
Следует отметить, что щитовые вольтметры это частный случай использования этих приборов. В лабораториях, на радиозаводах, в конструкторских бюро и радиолюбительской практике, вольтметры используются чаще всего в составе мультиметров , которые раньше назывались авометры, то есть ампер-вольт-омметр .
В настоящее время с развитием цифровой электроники стрелочные приборы отходят в прошлое и им на смену приходят цифровые мультиметры с удобной цифровой шкалой, автоматическим переключением предела измерения, малой погрешностью и высоким классом точности.
В радиолюбительской практике на смену «цешкам» и «авошкам» пришли компактные и удобные цифровые приборы. Работать с ними не сложно, но определённые меры безопасности применять необходимо.
Как измерить напряжение мультиметром?
Следует твёрдо помнить, что вольтметр, в отличие от амперметра подключается параллельно нагрузке.
Например, вам надо замерить напряжение на резисторе, который является частью электронной схемы. В таком случае переключаем мультиметр в режим измерения напряжения (постоянного или переменного – смотря какой ток течёт в цепи), устанавливаем наивысший предел измерения. По мере накопления опыта предел измерения вы научитесь выставлять более осознанно, порой пренебрегая данным правилом. Далее подключаем щупы мультиметра параллельно резистору. Вот как это можно изобразить в виде схемы.
Вот так плавно мы переходим к определению так называемого шунта. Как видим из схемы, вольтметр, который измеряет напряжение на резисторе R1, создаёт параллельный путь току, который протекает по электрической цепи. При этом часть тока (Iшунт) ответвляется и течёт через измерительный прибор – вольтметр PV1. Далее опять возвращается в цепь.
В данном случае вольтметр PV1 шунтирует резистор R1 – создаёт обходной путь для тока. Для электрической цепи вольтметр – это шунт – обходной путь для тока. По закону ома, напряжение на участке цепи зависит от протекающего по этой цепи тока. Но мы ведь ответвили часть тока в цепи и провели эту часть через вольтметр. Поскольку сопротивление резистора неизменно, а ток через резистор уменьшился (I R1), то и напряжение на нём изменилось. Получается, что вольтметром мы измеряем напряжение на резисторе, которое образовалось после того, как мы подключили к схеме измерительный прибор. Из-за этого образуется погрешность измерения .
Как же уменьшить воздействие измерительного прибора на электрическую цепь при проведении измерений? Необходимо увеличить, так называемое «входное сопротивление » измерительного прибора – вольтметра. Чем оно выше, тем меньшая часть тока шунтируется измерительным прибором и более точные данные мы получаем при измерениях.
Современные цифровые мультиметры обладают достаточно большим входным сопротивлением и практически не влияют на работу схемы при проведении измерений. При этом точность измерений, естественно, достаточно высока.
Поэтому в лабораторных условиях использовались специальные ламповые вольтметры, которые обладали большим входным сопротивлением и некоторые из них имели класс точности в доли процента.
Перейдём к практике...
Прежде всего, не забывайте, что есть переменное (англ. сокращение - VAC ) и постоянное напряжение (VDC ). Профессиональные приборы сами определяют, с каким напряжением вы работаете, и сами переключаются в нужный режим и на требуемый поддиапазон измерений. При работе с малогабаритными приборами все переключения нужно делать вручную.
На снимке показана часть панели управления популярного и недорогого тестера DT-830B.
Хорошо видно, что пределы измерения переменного напряжения ограничены величинами: 750 вольт (750 V~ ) и 200 вольт (200 V~ ). Понятно, что к силовым промышленным сетям с этим прибором не стоит и близко подходить. Шкала постоянного и импульсного напряжения несколько больше: от 200 милливольт (200 mV) до тысячи вольт (1000).
Как уже говорилось, чтобы замерить напряжение на участке схемы, нужно выбрать переключателем пределов измерения самый большой предел измерения и подключить щупы мультиметра параллельно тому участку цепи, на котором производится замер.
Если предел измерения подходит – то на дисплее появятся показания. Если этого не происходит, то отключаем вольтметр от схемы, уменьшаем предел измерения на один шаг. Повторяем измерение. И так далее до получения показаний.
Имейте в виду, что провода измерительных щупов со временем изнашиваются. При этом нарушается электрический контакт. Перед проведением любых измерений проверяйте целостность щупов!
Также часто бывает необходимо замерить напряжение на выходе блока питания или (батарейки или аккумулятора).
Выбираем ту секцию на панели прибора, которая отвечает за измерение постоянного напряжения. Выставляем предел чуть больше того напряжения, что мы хотим измерить. Далее подключаем щупы прибора в соответствии с полярностью и изменяем предел измерения в сторону уменьшения до тех пор, пока на табло не появятся данные.
На фото показан замер напряжения составной батареи из трёх батареек 1,5V с помощью мультиметра Victor VC9805A+. Для измерения выбран предел 20V.
Аналогично замеряется напряжение на герметичном свинцовом аккумуляторе.
Стоит понимать, что таким образом мы замеряем так называемую ЭДС. ЭДС или электродвижущая сила - это напряжение на клеммах аккумулятора без подключенной нагрузки. Если к аккумулятору подключить какой-либо прибор, то напряжение будет чуть меньше.
Никогда не касайтесь руками оголённых щупов! Небольшим напряжением от 1,5-вольтовой батарейки вас, конечно, не убьёт, но вот при измерении напряжений более 24 вольт могут быть серьёзные последствия от удара током.
Чтобы руки оставались свободными используйте зажимы типа «крокодил», но подключать их нужно при отключенном от сети приборе. Часто возникает необходимость измерять напряжение на рабочей плате, в разных её точках.
Если вы работаете с низковольтным устройством, бойтесь только закоротить щупами отдельные проводники. Для замеров напряжения в устройстве, как правило, применяется следующая методика.
Соедините «земляной» щуп прибора и «землю» платы как можно надёжнее. Работать одним щупом всегда удобнее. Для тех, кто не в курсе, «земляным» или «общим» щупом у прибора называется тот щуп, который подключается к разъёму COM . Обычно он чёрного цвета. Сокращение COM получено от английского слова common – «общий».
Наденьте на рабочий щуп прибора кусочек трубки ПВХ, оставив только крохотный острый кончик. Это делать не обязательно, но желательно. При случайном касании щупом соседних проводников трубка ПВХ изолирует контакты и убережёт от короткого замыкания.
По принципиальной схеме, в контрольных точках проведите нужные вам замеры по отношению к «земле» - корпусному или по-другому общему проводу. Высокое входное сопротивление тестера работу вашей схемы не нарушит.
Измерение переменного напряжения производится аналогичным образом. Можно для пробы измерить переменное напряжение электросети в собственной квартире.
На снимке видно, что установлен максимальный предел 750 вольт (напряжение переменное – V~ ). При установке этого предела на индикаторе высвечиваются две буквы: HV – высокое напряжение (сокращение от англ. – H igh V oltage). Поскольку напряжение переменное, то полярность не имеет значения. В данном случае величина напряжения сети - 217 вольт.
Как уже говорилось, при работе с высоким напряжением следует соблюдать
Загрузка...
