Стрелочные вольтметры постоянного тока

В самом общем виде структурная схема стрелочного электронного вольтметра состоит из входного устройства, измерительного преобразователя, электромеханического стрелочного индикатора и источника питания.

Входное устройство, как и в большинстве электронных средств измерений электрических величин, состоит из аттенюатора, служащего для изменения пределов измерения, и истокового повторителя или схемы с составным транзистором, служащими для создания высокого входного сопротивления прибора.

Измерительным преобразователем выступает либо усилитель постоянного тока в вольтметре, предназначенном для измерения постоянного напряжения, либо детектор, применяемый с усилителями постоянного или переменного тока в зависимости от последовательности расположения.

В качестве электромеханического стрелочного индикатора в большинстве вольтметров применяется магнитоэлектрический амперметр.

На рис. 34 представлена структурная схема электронного стрелочного вольтметра постоянного напряжения. Измерительным преобразователем служат усилитель постоянного тока и магнитоэлектрический микроамперметр, проградуированный в единицах 74

напряжения. Аттенюатор входного устройства позволяет переключать пределы измерения в широком диапазоне (несколько порядков).

Стрелочные вольтметры постоянного тока

Рис. 34. Структурная схема электронного стрелочного вольтметра постоянного напряжения

Вольтметры, измеряющие переменное напряжение, конструируются по одному из трех вариантов структурных схем, представленных на рис. 35, a-в. Вольтметр, выполненный по первой структурной схеме (рис. 35, а), может измерять лишь значительные по величине напряжения, поскольку истоковый или эмиттерный повторитель являются усилителями тока, но повторителями напряжения, при этом сопротивление обмотки электроизмерительного прибора достаточно высоко для измерения силы тока при напряжении величиной единицы милливольт.

Для измерения напряжений малой величины первичный преобразователь состоит из детектора и усилителя напряжения (рис. 35, б, в). Схема, в которой после входного устройства стоит сначала детектор, а затем усилитель постоянного тока, имеет широкую область рабочих частот до единиц ГГц. Средства измерений, выполненные по второй схеме (рис. 35, в), имеют узкую рабочую область частот, ограниченную полосой пропускания усилителя переменного напряжения, но при этом имеют большую чувствительность, поскольку усилитель включен перед детектором и последний работает в области «удобных» напряжений.

Сочетанием схем, приведенных на рис. 34 и 35, б, в одном средстве измерений получают универсальный вольтметр для измерения постоянных и переменных напряжений. Структурная схема такого вольтметра представлена на рис. 35, г. Изменение типа измеряемого напряжения осуществляется переключателем.

Стрелочные вольтметры постоянного тока

Рис. 35. Структурные схемы вольтметров переменного напряжения и универсального вольтметра

5.5. Детекторы стрелочных электронных вольтметров

Детектор, выполняющий функцию преобразования переменного тока в постоянный, является наиболее важной частью вольтметра. Детектор во многом определяет характер шкалы (равномерная, неравномерная, существенно неравномерная), величину и характер (аддитивная или мультипликативная) погрешности. Наиболее распространена классификация детекторов по связи выходного напряжения или тока детектора с входным (пиковые, среднеквадратические и др.).

Пиковый детектор — детектор, электрическое напряжение или сила электрического тока на выходе которого пропорциональны пиковому значению напряжения на его входе. В качестве элемента, «запоминающего» амплитудное значение напряжения, как правило, выступает конденсатор, заряжаемый через диод. На рис. 36 представлена схема пикового детектора с открытым входом.

Конденсатор С заряжается через диод Д во время действия электрического импульса положительной полярности или положительной полуволны гармонического напряжения и разряжается через резистор R и микроамперметр, причем величина тока разряда пропорциональна напряжению на обкладках конденсатора, которая, в свою очередь, пропорциональна пиковому напряжению исследуемого сигнала. Конденсатор заряжается до максимального значения за несколько циклов. Наличие постоянного положительного напряжения скажется на величине заряда конденсатора в виде аддитивного вклада.

Читать также:  12Х18н10т магнитится или нет

На рис. 37 представлена схема пикового детектора с закрытым входом. Принцип действия последнего аналогичен таковому пикового детектора с открытым входом: при положительном полупериоде гармонического напряжения конденсатор заряжается через диод Д. Разрядка конденсатора осуществляется через резистор R, падение напряжения на котором усиливается и приводит к отклонению стрелки магнитоэлектрического вольтметра.

Сопротивление конденсатора для постоянной составляющей напряжения бесконечно велико, в результате показания пикового вольтметра с закрытым входом определяются разностью между пиковым и постоянным значением напряжения сигнала.

Стрелочные вольтметры постоянного тока

Рис. 36. Схема пикового детектора с открытым входом

В обеих схемах диод большую часть времени заперт обратным напряжением конденсатора.

Результаты измерений напряжений, не содержащих постоянную составляющую, вольтметрами, оснащенными детекторами с открытым или закрытым входом, будут одинаковыми. Напряжение на конденсаторе детектора с открытым входом при наличии постоянной составляющей представляет собой алгебраическую сумму пульсирующей и постоянной составляющей напряжения. Напряжение на конденсаторе детектора с закрытым входом в этом случае будет эквивалентно только пульсирующей составляющей напряжения.

Стрелочные вольтметры постоянного тока

Рис. 37. Схема пикового детектора с закрытым входом

Детектор среднеквадратического напряжения представляет собой преобразователь переменного напряжения в постоянное или в постоянный электрический ток, соответствующие среднеквадратическому значению напряжения на входе. В соответствии с соотношением (23) для определения среднеквадратического значения напряжения необходимо возвести напряжение в квадрат, усреднить за определенный промежуток и затем извлечь квадратный корень. Последняя операция наиболее проста и осуществляется, как правило, градуировкой шкалы.

Возведение напряжения в квадрат может выполняться термоэлектрическим преобразователем (рис. 38) или преобразователем «диодная цепочка» (рис. 39). Принцип работы первого основан на законе Джоуля — Ленца:

Стрелочные вольтметры постоянного тока

Первичный преобразователь включает в себя дифференциальную термопару и два нагревательных элемента. Каждая термопара (ТП) связана тепловым контактом с соответствующим нагревателем (Н). Пары нагреватель — термопара не имеют теплового контакта друг с другом.

Стрелочные вольтметры постоянного тока

Рис. 38. Принципиальная схема среднеквадратического детектора с термоэлектрическим преобразователем

Стрелочные вольтметры постоянного тока

Рис. 39. Принципиальная схема детектора среднеквадратического напряжения «диодная цепочка»

После подачи измеряемого напряжения Uш на вход преобразователя входное напряжение после усилителя поступает на нагреватель 1, что приводит к увеличению его температуры и температуры одного из спаев термопары. В результате на выходе дифференциальной термопары возникает разность потенциалов, пропорциональная разности температур спаев. Разность потенциалов усиливается в усилителе постоянного тока, и через нагреватель 2 и магнитоэлектрический измерительный прибор проходит ток /вых. Усилитель постоянного тока охвачен отрицательной обратной связью через нагреватель Н2 и спай термопары 2. Через некоторое время устанавливается равновесное значение силы электрического тока / , протекающего через нагреватель 2. Его величина выражается соотношением

Стрелочные вольтметры постоянного тока

где К — коэффициент, зависящий от параметров нагревателей, типа термопары и конструкции преобразователя; и ДН;— сопротивления нагревателей; Roc — сопротивление обратной связи.

Таким образом, величина выходного тока преобразователя пропорциональна квадрату входного напряжения. Усреднение напряжения за конечный промежуток времени обеспечивается инерционностью тепловых процессов, происходящих в преобразователе. Детекторы, основанные на рассмотренном принципе, получили очень широкое распространение, поскольку их полоса пропускания ограничена таковой усилителя входного напряжения.

Второй тип детекторов (рис. 39) среднеквадратического напряжения, нашедших широкое применение, — детектор типа «диодная цепочка». Вольтамперная характеристика полупроводникового диода имеет квадратичный участок при малых напряжениях, однако «протяженность» этого участка составляет 0,2-0,4 В. По этой причине применяют диодную цепочку с делителями напряжения, «сдвигающими» рабочую точку каждого диода на некоторую величину. При этом используется не только квадратичный, но и линейный участок вольтамперной характеристики. Квадратичная зависимость тока диодной цепочки получается из сложения линейных участков вольтамперных характеристик отдельных диодов. Одновременно открываются диоды, напряжение смещения которых меньше измеряемого напряжения. Последнее формируется линейным двуполупериодным выпрямителем, подключенным к выходу симметричного широкополосного трансформатора, имеющего равномерную амплитудно-частотную характеристику для всех составляющих спектра частот измеряемого сигнала.

Читать также:  В чем заключается работа слесаря

Ток выпрямителя протекает через нагрузочный резистор /?, и включенные параллельно ему и последовательно между собой диодную цепочку и микроамперметр. Соответственно, последний показывает силу электрического тока, протекающего через диодную цепочку, которая пропорциональна квадрату напряжения на входе в детектор.

Погрешность вольтметров среднеквадратического напряжения в основном определяется погрешностью преобразователя, которая зависит от количества диодов в цепочке, их быстродействия и точности подбора делителей напряжения и составляет 2-НО %. В случае детектора с термопреобразователем — степенью теплоизоляции пар нагревателя и спая термопары друг от друга и погрешностью термопары и не превышает 5 %.

Детектор средневыпрямленного значения напряжения — преобразователь переменного напряжения в постоянное напряжение или постоянный ток, пропорциональный средневыирямленному значению измеряемого напряжения. Наиболее часто в качестве детектора используется выпрямитель типа диодного моста, в роли нагрузки которого выступают параллельно включенные сглаживающий конденсатор С и микроамперметр с ограничивающим резистором R (рис. 40). В случае измерения напряжений, при которых диоды Д-Д работают в области линейного участка вольгампер- ной характеристики, сила тока, протекающего через микроамперметр, линейно связана с выпрямляемым напряжением, в то время как при измерении малых напряжений — квадратично. Это обстоятельство следует учитывать при использовании детекторов средневыпрямленного напряжения.

Стрелочные вольтметры постоянного тока

Рис. 40. Варианты (а, б) схем детектора средневьи фямленного Hai фяжения

Стрелочные вольтметры постоянного тока

В-1 ОТК Вольтметр

Стрелочные вольтметры постоянного тока

В-1К ОТК Вольтметр

Стрелочные вольтметры постоянного тока

Стрелочные вольтметры постоянного тока

Стрелочные вольтметры постоянного тока

Стрелочные вольтметры постоянного тока

Стрелочные вольтметры постоянного тока

Стрелочные вольтметры постоянного тока

Стрелочные вольтметры постоянного тока

Стрелочные вольтметры постоянного тока

Стрелочные вольтметры постоянного тока

Стрелочные вольтметры постоянного тока

ЕД42 В 0-10 1,5 В ОО Вольтметр

Стрелочные вольтметры постоянного тока

ЕД42 В 0-100 1,5 В ОО Вольтметр

Стрелочные вольтметры постоянного тока

ЕД42 В 0-15 1,5 В ОО Вольтметр

Стрелочные вольтметры постоянного тока

ЕД42 В 0-150 1,5 В ОО Вольтметр

Стрелочные вольтметры постоянного тока

ЕД42 В 0-25 1,5 В ОО Вольтметр

Стрелочные вольтметры постоянного тока

ЕД42 В 0-250 1,5 В ОО Вольтметр

Стрелочные вольтметры постоянного тока

ЕД42 В 0-40 1,5 В ОО Вольтметр

Стрелочные вольтметры постоянного тока

ЕД42 В 0-400 1,5 В ОО Вольтметр

Стрелочные вольтметры постоянного тока

ЕД42 В 0-500 1,5 В ОО Вольтметр

  • Назад
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 22
  • Вперед
  • Все

Для измерения напряжения в сетях постоянного и переменного тока служат щитовые стрелочные аналоговые вольтметры. «РусТрестЭнерго» предлагает щитовые стрелочные вольтметры класса точности 2,5 – 1,5, а также лабораторные стрелочные вольтметры классом точности 0,5 и 0,2. Кроме того мы предлагаем специализированные стрелочные вольтметры, использующиеся на транспорте и в авиации.

Различают следующие конструктивные системы стрелочных вольтметров:

  • магнитоэлектрической
  • электромагнитной
  • электродинамической
  • ферродинамической
  • индукционной
  • тепловой

В нашей стране наиболее массово производятся приборы электромагнитной и магнитоэлектрической систем. Основным преимуществом приборов магнитоэлектрической системы является не чувствительность к изменению магнитных полей и температуры, малую потребляемую мощность. Электромагнитной системы – стойкость к перегрузкам из-за сравнительной простоты устройства. К недостаткам магнитоэлектрической электромагнитной системы – зависимость показаний от внешних магнитных полей, магнитоэлектрической – плохую переносимость токовых перегрузок.

Чтобы правильно подобрать и купить необходимый аналоговый стрелочный вольтметр, прежде всего надо знать род тока (постоянный или переменный), затем габаритные (установочные) размеры вольтметра, класс точности, ну и конечно же необходимый предел измерения.

Читать также:  Фен для выпайки микросхем

Все приборы имеют необходимые сертификаты и первичную поверку.

Стрелочные вольтметры постоянного тока

ЭЛКТ Контроллер телемеханики

Стрелочные вольтметры постоянного тока

Е900ЭЛ-10000/100-100/5-220ВУ-1RS-х-х-х-х Преобразователь измерительный многофункциональный

Стрелочные вольтметры постоянного тока

AEМТ-С33-V44-1 Преобразователь электрический измерительный

Стрелочные вольтметры постоянного тока

РТУ-300 Реле тока утечки

Стрелочные вольтметры постоянного тока

ЩМК96-10000В/100В-600А/5А-REC-х-3П-К УХЛ3.1 Многофункциональный измерительный прибор

Стрелочные вольтметры постоянного тока

АЕA30V Анализатор электрохимических источников питания

И то, что ко всему привыкаешь и то, что с кем поведешься от того и наберешься — прописные истины. Вот и я привык к своему мультиметру и когда его кто-то хватает (извините, берёт попользоваться) – меня «жаба душит». Сказать ничего не могу, это от меня домочадцы подцепили некоторое количества вируса радиолюбительства и теперь имеют потребность померить напряжение батареек в пульте, аккумулятора в телефоне и т.д. Терпел. Пока не услышал, что некоторые граждане заинтересовались напряжением в розетках.

Стрелочные вольтметры постоянного тока

Откуда появилась эта измерительная головка уже не помню, но всегда считал её «убитой в ноль» — ошибался. При проверке выяснилась её полная адекватность. Вот только внешний вид.

Стрелочные вольтметры постоянного тока

Разобрал по максимуму. Корпус отмыл, верхнюю часть подклеил. Со шкалы кончиком лезвия маленького канцелярского ножа соскрёб лишние нолики. Получилась шкала на 15 вольт. Вместо сопротивления на 150к запаял в колодку перемычку. Отломанный кончик стрелки вернул на место при помощи кусочка изоляции и клея.

Стрелочные вольтметры постоянного тока

Стрелка, конечно, нуждалась в балансировке. Сделал по следующей технологии уравновешивания стрелки имеющимися противовесами с капельками припоя на них (двигаем хорошо разогретым паяльником, эти самые капельки).

  1. Куда двигать – стрелку располагаем горизонтально и смотрим, что перевешивает, если стрелка, то каплю передвинуть от центра. Если противовес — то каплю к центру.
  2. Какую каплю двигать – стрелку располагаем вертикально.
  • а) нужно двигать «к центру». Стрелка отклонилась вправо – двигаем правую каплю. Влево – левую.
  • б) нужно двигать «от центра». Стрелка отклонилась вправо – двигаем левую каплю. Влево – правую.

Имеющиеся углубления в верхней части корпуса заполнил при помощи паяльника пластмассой и выровнял напильником, затем мелкой и потом самой мелкой шкуркой, наконец, покрасил и вставил в неё на клей вырезанное стекло. Покрасил и внутреннюю металлическую планку (чтоб всё в цвет), просушил и собрал.

Стрелочные вольтметры постоянного тока

Внешний шарм появился. А для придания технического изыска дополнил измерительную головку переключателем на три положения и тремя резисторами.

Стрелочные вольтметры постоянного тока

Измерительная головка стала обладательницей трёх пределов измерения: на 3, 15 и 30 вольт. Вот картинка печатной платы и схемы по совместительству:

Стрелочные вольтметры постоянного тока

Остановлюсь на моменте сборки. Как оказалось, научиться выколупывать компаунд из зазора между нижней и верхней частями измерительных головок и тем самым их разъединять не проблема, проблема их соединить. Ну не заморачиваться же, в самом деле, их заливкой компаундом по новой. Соединяю так:

Стрелочные вольтметры постоянного тока

В самом уголке сверлю отверстие несколько меньшее диаметром, чем приготовленные саморезы (исключительно алюминиевые) и. А если кого смущает возможность проникновения вовнутрь пыли, то для этого есть пластилин. По готовности измерителя (назвал его вольтметром первого уровня) проинструктировал причастных и выдал в пользование. Прибор понравился, особенно тем, что всего одна «кнопочка». В розетку просил щупы не толкать – лучше сразу гвоздики. С пожеланием успеха, Babay.

Оставить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *