Что такое вольтметр?

Что такое вольтметр?

Вольтметр — это устройство, которое измеряет напряжение между двумя измеряемыми точками. Они в основном подразделяются на цифровые и аналоговые вольтметры. Цифровые вольтметры используют аналого-цифровой преобразователь для преобразования входного напряжения в цифровое значение и отображения его в числовом виде, что позволяет проводить высокоточные измерения.

Аналоговые вольтметры, с другой стороны, представляют собой комбинацию амперметров и делителей напряжения и характеризуются способностью приблизительно определять значение напряжения по положению стрелки измерителя. Вольтметры переменного тока обычно преобразуют переменный ток в постоянный с помощью выпрямительной схемы, а также измеряют и отображают напряжение. Измерение волн искажения менее точно, чем измерение синусоидальных волн.

Применение вольтметров

Вольтметры используются в самых разных областях, включая регулировку и проверку на производственных линиях, мониторинг рабочего состояния различных объектов, а также измерение температуры и влажности в сочетании с датчиками.

Каждая модель вольтметра имеет определенный диапазон измеряемого напряжения, поэтому необходимо выбрать подходящую модель в соответствии с целью использования. В зависимости от цели измерения входное сопротивление вольтметров может влиять на работу схемы, что приводит к ошибкам измерения, поэтому требуется тщательное рассмотрение.

Особенно важно выяснить требования к производительности вольтметров и выбрать вольтметры, которые им соответствуют, например, вольтметры с точностью измерения, которая на порядок выше, чем требуется для точного измерения.

Принцип работы вольтметров

Ниже описаны принципы работы цифровых вольтметров и аналоговых вольтметров.

1. Цифровые вольтметры

Цифровые вольтметры состоят из входного преобразователя, АЦП и дисплея. Входной преобразователь состоит из усилителя и делителя напряжения для регулировки измеряемого напряжения между двумя точками до соответствующего напряжения в диапазоне входного напряжения АЦП.

Другими словами, усилитель усиливает измеренное напряжение, когда оно мало, а делитель напряжения делит измеренное напряжение, когда оно велико, так что АЦП может преобразовать его в цифровое значение с высокой точностью. Цифровое значение, преобразованное АЦП, отображается как значение напряжения на дисплее после преобразования эффектов усилителя и делителя напряжения.

Поскольку входное сопротивление входного преобразователя может быть установлено относительно высоким, влияние на цепь, к которой подключены вольтметры, мало, что позволяет выполнять высокоточные измерения напряжения.

2. Аналоговые вольтметры

Аналоговые вольтметры состоят из амперметра и делителя напряжения. Когда щупы вольтметра подключены к двум точкам по обе стороны измеряемого элемента цепи, ток получается путем деления напряжения между двумя точками на сумму сопротивления делителя напряжения, а внутреннее сопротивление амперметра течет в амперметр. Стрелка счетчика будет колебаться в соответствии со значением тока и показывать значение напряжения, полученное путем умножения текущего значения на сумму сопротивления делителя напряжения и внутреннего сопротивления амперметра.

Указатель счетчика можно визуально прочитать только около 1% от полной шкалы, что намного менее точно, чем цифровой вольтметр, который может измерять с погрешностью 0,1% или меньше. Амперметры, используемые в аналоговых вольтметрах, в основном относятся к типу с подвижной катушкой, использующему постоянные магниты, но в некоторых приложениях также используется тип с подвижной железной полосой, использующий электромагниты. Тип с подвижной железной полосой имеет то преимущество, что он может измерять среднеквадратичное значение переменного тока без выпрямительной цепи.

Как использовать вольтметры

Вольтметры должны быть подключены параллельно к проверяемой цепи для измерения напряжения. В случае измерения постоянного напряжения, поместив зонд клеммы Hi на сторону высокого потенциала, а зонд клеммы Lo на сторону низкого потенциала, отображается напряжение клеммы Hi относительно потенциала клеммы Lo. В случае аналоговых вольтметров постоянного тока подключение стороны низкого потенциала к клемме Hi, а стороны высокого потенциала к клемме Lo приведет к перемещению счетчика в противоположном направлении и может привести к его поломке, поэтому будьте очень осторожны.

С другой стороны, при измерении переменного напряжения как цифровые, так и аналоговые вольтметры преобразуют напряжение в постоянное напряжение через выпрямительную схему, поэтому нет необходимости знать о клеммах Hi и Lo. Аналоговые вольтметры также требуют внимания при измерении высоких напряжений. Если подано напряжение, превышающее диапазон измерения, не только стрелка измерителя выйдет из строя, но и сам измеритель может сгореть из-за большого тока, протекающего через него, или его предохранитель может перегореть, если предохранитель является частью вольтметра.

Если значение напряжения измеряемой цепи неизвестно, выполните измерение в максимальном диапазоне напряжений, чтобы определить соответствующий диапазон измерений, а затем переключитесь на этот диапазон измерений для нового измерения. Цифровые вольтметры рассчитаны на высокие напряжения и оснащены функцией автоматического выбора диапазона, которая автоматически устанавливает соответствующий диапазон.