Андрей Смирнов
Время чтения: ~14 мин.
Просмотров: 1

Вольтметр

Реальные примеры измерения напряжения

Наиболее простым примером измерения напряжения в бытовых условиях является пальчиковая батарейка. В ней вам необходимо приложить черный щуп к выводу «– », а красный к выводу « + », позицию переключателя установить на 2 В постоянного напряжения.

Рис. 4. Пример измерения напряжения на батарейке

Если показания для батарейки 1,5 В будут в пределах от 1,6 до 1,2 В, то такой источник питания считается пригодным для всего оборудования, в случае снижения значений до 1 – 0,7 В, от батарейки будут запускаться импульсные устройства, к примеру, часы. Если вольтметр покажет 0,6 В и менее, разряд достиг критического значения.

При измерении разности потенциалов в бытовой сети, вам следует коснуться щупами контактов розетки. Так как изолированная часть щупа имеет ограничительное кольцо, за которым расположен длинный стержень, вы можете безопасно проникнуть в розетку, не рискуя прикоснуться к токоведущим элементам. Допустимыми считаются отклонения от номинала на 10%, то есть от 198 до 142 В.

Также можно замерить разность потенциалов на выходе автомобильного аккумулятора или на другом элементе цепи электрической проводки. Для этого черный щуп мультиметра устанавливается на «– » клемму аккумулятора, а красный на « + » клемму.

Если аккумулятор заряжен, то показания вольтметра должны находиться в пределах от 12 до 14 В, но встречаются модели и с большим разбросом. Такое измерение позволяет диагностировать различные причины неполадок.

Определение слова «Вольтметр» по БСЭ:

Вольтметр — электрический прибор для измерения эдс или напряжений в электрических цепях. В. включается параллельно нагрузке или источнику электрической энергии (рис. 1).Первым в мире В. был «указатель электрической силы» русского физика Г. В. Рихмана (1745). Принцип действия «указателя» используется и в современном электростатическом В. (см. Электростатический прибор).Наиболее просты в изготовлении, дёшевы и надёжны в эксплуатации В. электромагнитные (см. Электромагнитный прибор). Они применяются главным образом как стационарные на распределительных щитах электростанций и промышленных предприятий и более редко в качестве лабораторных приборов. Недостатки таких В. — относительно большое собственное потребление энергии (3-7 вт) и большая индуктивность обмотки, приводящая к существенной зависимости показаний В. от частоты.Наиболее чувствительны и точны В. магнитоэлектрические (см. Магнитоэлектрический прибор), пригодные, однако, для измерений только в цепях постоянного тока. В комплекте с термоэлектрическими, полупроводниковыми или электронно-ламповыми преобразователями переменного тока в постоянный они применяются для измерения напряжения в цепях переменного тока. Такие В., называются термоэлектрическими, выпрямительными и электронными, применяются главным образом в лабораторной практике. Выпрямительные В. используют для измерений в диапазоне звуковых частот, а термоэлектрические и электронные — на высоких частотах. Недостаток этих приборов — существенное влияние на правильность их показаний формы кривой измеряемого напряжения.Электронные В. имеют сложные схемы с применением недостаточно стабильных элементов (электронных ламп, малогабаритных электрических сопротивлений и конденсаторов), что приводит к снижению их надёжности и точности. Однако они незаменимы при измерениях в маломощных радиотехнических цепях, так как имеют большое входное сопротивление и работают в широком диапазоне частот (от 50 гц до 100 Мгц) с погрешностями, не превышающими 3% от верхнего предела измерения. Изготовляются также электронные В

для измерения амплитуды импульсов напряжения длительностью от десятых долей мксек при скважности до 2500.В начале 20 в. широко применялись В

тепловой и индукционной систем. в настоящее время промышленное производство их прекращено из-за присущих им недостатков — большое собственное потребление энергии и зависимость показаний от температуры окружающей среды.Схемы включения В. и внешний вид показаны на рис. 1 и 2.Лит.: Арутюнов В. О., Электрические измерительные приборы и измерения, М. — Л., 1958. Шкурин Г. П., Справочник по электроизмерительным и радиоизмерительным приборам, М., 1960.Н. Г. Вострокнутов.Рис. 1. Схемы выключения вольтметра: а — с нагрузкой: б — через измерительный трансформатор.Рис. 2. Вольтметр: а — переносный лабораторный. б — щитовой в пылезащищённом корпусе. в — переносный многопредельный ламповый с непосредственным отсчётом.

Особенности и технические характеристики

Основным применением цифровых вольтметров является проверка напряжения в электрической цепи. Главной особенностью такого прибора является удобство и простота эксплуатации. Также он отличается высокими показателями внутреннего сопротивления, что обеспечивает точность измерений.

К главным техническим характеристикам вольтметра относятся следующие.

  • Диапазон измерений: у цифровых моделей он составляет от 1мВ до 1 кВ. Этого вполне достаточно для проведения большинства замеров. Однако бывает и такое, что необходимо измерить крайне низкое напряжение или слишком высокое. Для этих целей требуются более сложные вольтметры.
  • Допустимая погрешность: чем меньше этот показатель, тем точнее получаемые результаты. Данная характеристика устанавливается производителем после первых испытаний и обычно указывается в процентах.
  • Внутреннее сопротивление: чем оно выше, тем точнее вольтметр. Аппараты с высоким сопротивлением практически не влияют на электроцепь.
  • Диапазон частот переменного напряжения.

Сердцем аппарата, которое отвечает за вычисления, является структурная схема. О принципе ее работы мы поговорим далее. Для визуализации полученных данных многие цифровые вольтметры используют индикатор.

Обзор видов

Вольтметр не является многофункциональным приспособлением. Он выполняет лишь одну задачу – измерение напряжения электрической цепи. Однако на сегодняшний день было изобретено немало разновидностей вольтметров

Их классификация зависит от характеристик, которые берутся во внимание

Давайте рассмотрим основные виды и параметры, по которым они подразделяются. Наиболее важный из них – это принцип работы. В зависимости от него вольтметры бывают двух типов:

  • электромеханические – электромагнитные и магнитоэлектрические;
  • электронные – аналоговые и цифровые.

Но из-за высокой индуктивности собственных обмоток заметно страдает точность измерений. Такие приборы чаще всего встречаются на электроподстанциях.

Магнитоэлектрические, наоборот, наименее доступны и применяются в основном для лабораторных исследований. Но не будем надолго останавливаться на этих разновидностях, так как речь идет о цифровых вольтметрах, а значит, нас интересуют только электронные. Электронный аппарат имеет табло для вывода результатов. На аналоговых устройствах оно состоит из шкалы и стрелки. На цифровых – представляет собой светодиодный дисплей.

Следующий рассматриваемый параметр – это назначение. Согласно ему, электронный вольтметр разделяется на:

  • прибор для измерения напряжения постоянного тока;
  • прибор для измерения напряжения переменного тока;
  • универсальный прибор для измерения обоих типов напряжения, с возможностью переключения режимов;
  • импульсный прибор для замеров одиночных импульсов.

Вольтметры для измерения постоянного тока бывают:

  • выпрямительными;
  • квадратичными.

Для измерения напряжения переменного тока в трехфазной сети применяется трехфазный вольтметр.

Особой разновидностью электронных вольтметров являются приборы с время-импульсным преобразованием. Они фиксируют напряжения только в определенные отрезки времени. Дополнительно аппарат учитывает импульсные колебания и среднюю частоту напряжения.

Вольтметры с двойным интегрированием предназначены для работы с постоянным током. Они основываются на принципе периодического повторения, при котором исходный код в цепи возвращается автоматически.

Дополнительно вольтметры разделяются по способу установки:

  • стационарные;
  • щитовые;
  • переносные.

К переносным относятся, например, миниатюрный и розеточный аппараты. Последний работает от электросети, мини-вольтметр работает на батарейках. Среди владельцев автомобилей востребована современная разновидность – круглый портативный вольтметр со светодиодным табло. Он легко позволяет замерить напряжение автомобильного аккумулятора.

Отдельно можно приобрести встраиваемые приборы. Они предназначены для тех блоков питания, которые производитель не оснащает вольтметром.

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:

  1. Масштабирующий преобразователь.
  2. Низкочастотный прибор, преобразующий напряжение переменного тока в постоянный ток.
  3. Преобразователь силы постоянного и переменного тока в напряжение.
  4. Преобразователь сопротивления в напряжение.

Инструкция по использованию

Теперь поговорим о том, как пользоваться рассматриваемым прибором. Первое правило заключается в том, что устройство подключается исключительно параллельно. Второе действие, которое необходимо совершить, – это проверить, что измерительный диапазон полностью соответствует предполагаемому напряжению, присутствующему в электроцепи. Если он имеет большое значение, например, в киловольтах, то точность может страдать. Но если диапазон маленький, то прибор может показывать неточные данные или вообще выйти из строя.

Если перед вами находится вольтметр электромеханического типа, то следует осуществить его настройку перед использованием. О правильной настройке устройства можно почитать в инструкции к эксплуатации конкретной модели. Каждая модель имеет свои особенности настройки и подготовки к эксплуатации.

В случае если устройство предназначается для замеров постоянного напряжения, ни в коем случае не стоит пытаться делать им замер переменного тока. Оно просто поломается. Если же перед вами универсальный прибор, то для его работы необходимо просто переключить устройство в определенный режим.

Кроме того, следует знать, что стрелочный прибор нуждается в периодической корректировке стрелки в нулевое положение. Это можно сделать при помощи спецручки, которая располагается на корпусе устройства. Если ее там нет, то это можно осуществить при помощи отвертки.

Еще одним важным моментом будет то, что не следует браться за оголенные области щупов руками. Особенно этого не следует делать, если напряжение в сети будет составлять более 60 вольт, так как такой удар током может уже быть не только неприятен, но и опасен для здоровья человека. С высокими напряжениями следует работать исключительно в перчатках и никак иначе.

Еще одним важным аспектом работы с такими устройствами будет то, что закрепление щупов-проводков приспособления к проводнику цепи следует осуществлять исключительно при помощи электродов или специальных зажимов, которые обычно идут в комплекте с устройством.

Также смотрите видео о том, как пользоваться мультиметром.

Обзор моделей

На рынке представлено большое количество разнообразных мультиметров — от дешевых домашних до дорогих профессиональных. Выбор конкретной модели зависит от потребностей покупателя и задач, которые он хочет решить.

Важно! Перед покупкой стоит изучить отзывы и обзоры: они позволят узнать недостатки конкретных моделей и избежать их

DT-830B

Многофункциональный прибор китайского производства, который удобно брать с собой. Имеет небольшие размеры (12,6*7*2,8 см) и вес (менее 150 грамм). Выполняет функции амперметра, омметра и вольтметра, в основном используется для измерения напряжения, постоянного тока и сопротивления, а также для проверки транзисторов и диодов. Информация отражается на дисплее.

Прибор отличается высокой чувствительностью и небольшой, не более 1%, погрешностью. Его средняя стоимость — около 200-300 рублей.

«DT-830B» — недорогой, но качественный тестер

Пользователи положительно оценивают тестер: инструмент хорошо справляется со своими задачами и хорошо подходит для домашнего применения. Особенно отмечают, что им можно проверять даже батарейки, поскольку он измеряет ток до 10 Ампер.

Среди недостатков чаще всего указывают на слабый, тонкий щуп, который требует переделки.

C266 (DT-266)

Небольшой и удобный в работе прибор, позволяющий измерить переменные и постоянные ток и напряжение, сопротивление цепи и ее целостность, а также температуру (от 0 до +750 градусов). Модель имеет высокую степень защиты, индикаторы перегрузки и заряда, в комплект входят щупы, термопара и чехол. Результаты измерений сохраняются в памяти. Средняя стоимость — 600-700 рублей.

«DT-266» — высокоточный прибор

Покупатели отмечают высокую точность измерений, невысокую цену и хорошее качество устройства, удобство работы. К недостаткам относятся некачественные щупы — они быстро выходят из строя.

М812

Один из лучших вариантов для дома. Модель небольшая и легкая (меньше 100 грамм), помещается в карман или в ящик с инструментами. Позволяет измерить постоянное и переменное напряжение, постоянный ток и сопротивление, провести «прозвон», измерить температуру от −10 до +50 градусов. В комплект входят только щупы. Средняя цена составляет около 300 рублей.

«М812» хорошо подходит для домашних работ

Отзывы о модели в основном едины: устройство не представляет ничего особенного, но хорошо справляется с небольшой работой и полностью оправдывает невысокую цену. Некоторые также отмечают низкую точность показаний, хотя друге покупатели говорят о неплохой точности данных.

DT9208A

Недорогой, но точный прибор позволяет измерять характеристики электросети: напряжение, ток, частоту, сопротивление и другие. Данные выводятся на экран. Благодаря возможности получить точные данные и качественной сборке прибор подойдет и любителям, и профессионалам. В комплект входят набор щупов и термопара для измерения температуры. Средняя стоимость набора — 900 рублей.

Покупатели оценивают «DT9208A» невысоко

К сожалению, пользователи отмечают, что прибор имеет большое количество недостатков: низкое качество щупов и слабый корпус, слабый отклик, также тестер «грешит» неточными измерениями.

МS 8229

Профессиональный многофункциональный мультиметр, который предназначен для определения напряжения, тока, емкости АКБ, частоты, сопротивления. Можно использовать в ручном и автоматическом режимах, а также проводить «прозвон» полупроводниковых диодов для определения функциональности и целостности всей сети. Прибор может использоваться для определения влажность, температуры, уровней звукового поля и освещенности. В комплект входят щупы и термопара, позволяющая проводить измерение при температуре от −20 до +1000 градусов. Погрешность составляет не более 1%, имеется функция автоматического выключения, корпус прорезинен. Средняя стоимость — от 4 тысяч рублей.

Профессиональный «МS 8229» оправдывает цену

Отзывы крайне положительно оценивают тестер, качество сборки и точность измерений.

Электрический тестер или мультиметр может потребоваться и профессионалам, и любителям, которым необходимо проверить или отремонтировать электроприбор

Важно не только выбрать подходящую для конкретных задач модель, но и уметь обращаться с нею

Принцип работы

Принцип действия приборов легче показать на какой-нибудь модели. В основу работы аппарата положено аналогово-цифровое преобразование. Принципы можно рассмотреть на примере универсального В7-35.

Преобразователи, которые установлены в приборе, измеряют силу тока, напряжение постоянного и переменного электрического тока, сопротивление и конвертируют все это в нормализованное напряжение или цифровой код, если в устройстве имеется аналого-цифровой преобразователь.

Схема прибора основана на нескольких преобразователях:

  • Преобразователь масштабирования;
  • Низкочастотный аппарат, преобразующий напряжение переменного тока в постоянный;
  • Аналогичный преобразователь постоянного и переменного электрического тока в напряжение;
  • Конвертер сопротивления в напряжение.

Схема вольтметра В7-35

Получая эти параметры, устройство конвертирует их в напряжение, отображаемое по специальной шкале или в электроном виде, если в нем предусмотрено наличие АЦП.

Принцип работы электромагнитного аналогового вольтметра следующий. Создание вращающего момента происходит с помощью силового действия магнитного поля катушки на подвижном постоянном магните, который выполняется в форме плоской лопасти.

Под действием магнитного поля, которое создается током, магнит втягивается в цель катушки и поворачивается на ось, содержащую указательную стрелку.

Схематическое изображение работы стрелочного устройства

Меры безопасности

Поскольку сам прибор имеет большое сопротивление, а в сеть он подключается параллельно, вероятность того, что при работе с ним человек получит сильный удар током, минимальна. Однако если вольтметры используются в промышленности, часто приходится иметь дело с большими значениями напряжения и других величин, характеризующих электрический ток.

Нужно быть очень осторожным, измеряя напряжение в сети посредством этого электроизмерительного прибора. Ни в коем случае нельзя прикасаться к прибору голыми руками. Избежать несчастного случая помогут перчатки из непроводящего ток материала, например, из резины.

Конструкция мультиметра и маркировка прибора

Внешне это прямоугольный пластиковый короб, где вверху с лицевой стороны находится дисплей. Под ним расположены органы управления и информация о режимах тестирования. Головным устройством для установки режима является круговой переключатель.

Вокруг находятся обозначения параметров, активируемых при повороте ручки. Отдельно вынесено гнездо для подключения транзисторов с целью тестирования. Также есть разъемы для щупов с изолированными рукоятками, которые также идут в комплекте вместе с проводами.

Есть тестеры, которые имеют англоязычные отметки. Например, когда нужно переключить напряжение с постоянного на переменное, необходимо переключить режим с V- на V~. Замеры силы тока также требует предустановки его типа: A- (постоянный) и A~ (переменный) ток. Отдельно вынесен переключатель для тестирования сопротивления. Положение переключателя – Ω.

Также используются специальные аббревиатуры:

  • ACV (alternating current voltage) – переменное напряжение, оно же напряжение переменного тока;
  • DCV (direct current voltage) – постоянное напряжение (напряжение постоянного тока);
  • DCA (direct current amperage) – постоянный ток (измерение силы);
  • Ω – сопротивление электрической сети или устройства;
  • 10А – для измерения постоянного тока в пределах 10 А. Подключается плюсовый (красный) щуп;
  • VΩmA или VΩ, V/Ω – для оценки сопротивления, напряжения, силы тока до 200 мА, прозвонки диодов и проводов. Подключается плюсовый щуп;
  • COMMOM (COM) – общий, в него подключается минусовый (синий или черный) щуп.

20 А max – это режим, применяемый для цепей с силой тока более 10 Ампер. Этот разъем встречается не на всех моделях, а только на специализированных, которыми пользуются на производствах. А чтобы не запутаться, в литературе и информационных публикациях «для чайников» и профессионалов, установлена специальная классификация. Описывая, как правильно измерить тестером тот или иной параметр, авторы предполагают, что красный провод с наконечником подключается к «плюсу», тогда как синий или черный – соответственно «минус».

В качестве дополнительного оборудования в комплект поставки могут идти различные выносные датчики, например, для замера температуры. Также прикладываются различные шнуры для подключения к сетям с разными рабочими параметрами. Есть модификации с ударопрочным корпусом. Также несложно найти прибор с защитой от воды, влаги, пыли. Они стоят немного дороже, но приспособлены для работы вне дома.

Если же планируется использование исключительно в мастерской, где всегда чисто и сухо, переплата нецелесообразна. В любом случае при выборе учитывают и эти качества.

Отличие от тестера

Люди, особенно те, кто далек от техники, часто путают два этих устройства. Они немного похожи и даже обладают похожими функциями, но мультиметр — более многофункциональное устройство, способное изменять различные параметры системы и выполнять прозвонки. Обычный тестер содержит в себе всего пару диодов, способным указать значение напряжения и целостности цепи.

Важно! Тестеры, как и мультиметры, вольтметры и амперметры также бывают стрелочными, то есть аналоговыми и цифровыми. Последние в любых являются более точными и определяют величины с минимальными погрешностями

Тестер очень похож на мультиметр, но обладает меньшим функционалом

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Степан Волков
Наш эксперт
Написано статей
141
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации