Všeobecné informácie. Potreba merať napätie v praxi vzniká veľmi často. V elektrických a rádiových obvodoch a zariadeniach sa najčastejšie meria napätie jednosmerného a striedavého (sínusového a impulzného) prúdu.
Jednosmerné napätie (obr. 3.5, A) sa vyjadruje ako . Zdrojmi takéhoto napätia sú generátory jednosmerného prúdu a chemické zdroje energie.
Ryža. 3.5. Časové diagramy napätia: jednosmerný (a), striedavý sínusový (b) a striedavý impulzný (c) prúd
Striedavé napätie sínusového prúdu (obr. 3.5, b) sa vyjadruje ako 
a je charakterizovaná efektívnou hodnotou a hodnotami amplitúdy:
Zdrojom takéhoto napätia sú nízko a vysokofrekvenčné generátory a elektrická sieť.
Napätie striedavého impulzného prúdu (obr. 3.5 V) je charakterizovaná hodnotami amplitúdy a priemeru (konštantná zložka) napätia. Zdrojom takéhoto napätia sú impulzné generátory so signálmi rôznych tvarov.
Základnou jednotkou merania napätia je volt (V).
V praxi elektrických meraní sa široko používajú viacnásobné a viacnásobné jednotky:
Kilovolt (1 kV - V);
milivolt (1 mV - V);
Mikrovolt (1 uV - V).
Medzinárodné označenia jednotiek napätia sú uvedené v prílohe 1.
V katalógovej klasifikácii sú elektronické voltmetre označené nasledovne: B1 - vzorový, B2 - jednosmerný prúd, VZ - striedavý sínusový prúd, B4 - striedavý impulzný prúd, B5 - fázovo citlivý, B6 - selektívny, B7 - univerzálny.
Na stupniciach analógových indikátorov a na predných paneloch (na koncových spínačoch) domácich a zahraničných elektronických a elektromechanických voltmetrov sa používajú tieto označenia: V - voltmetre, kV - kilovoltmetre, mV - milivoltmetre, V - mikrovoltmetre.
Meranie jednosmerného napätia. Na meranie jednosmerného napätia sa používajú elektromechanické voltmetre a multimetre, elektronické analógové a digitálne voltmetre a elektronické osciloskopy.
Elektromechanické voltmetre Priame vyhodnotenie nameranej hodnoty predstavuje veľkú triedu zariadení analógového typu a má nasledujúce výhody:
Schopnosť pracovať bez pripojenia k zdroju energie;
Malé celkové rozmery;
Nižšia cena (v porovnaní s elektronickými);
Jednoduchosť dizajnu a jednoduchosť obsluhy.
Najčastejšie sa pri vykonávaní elektrických meraní v silnoprúdových obvodoch používajú voltmetre na báze elektromagnetických a elektrodynamických systémov a v slaboprúdových obvodoch magnetoelektrický systém. Keďže všetky vyššie uvedené systémy sú samy o sebe merače prúdu (ampérmetre), na vytvorenie voltmetrov na ich základe je potrebné zvýšiť vnútorný odpor zariadenia, t.j. zapojte prídavný odpor do série s meracím mechanizmom (obr. 3.6, A).
Voltmeter je zapojený do testovaného obvodu paralelne (obr. 3.6, b), a jeho vstupná impedancia musí byť dostatočne veľká.
Na rozšírenie meracieho rozsahu voltmetra slúži aj prídavný rezistor, ktorý je k prístroju zapojený sériovo (obr. 3.6, V).
Hodnota odporu prídavného odporu je určená vzorcom:
 |
Ryža. 3.6. Schéma na vytvorenie voltmetra na základe ampérmetra ( A), pripojenie voltmetra k záťaži ( 6 ), pripojenie dodatočného odporu k voltmetru ( V)
(3.8)
Kde je číslo, ktoré ukazuje, koľkokrát sa rozšíri limit merania voltmetra:
kde je pôvodný limit merania;
— nový limit merania.
Ďalšie odpory umiestnené vo vnútri tela zariadenia sa nazývajú interné, zatiaľ čo tie, ktoré sú pripojené k zariadeniu zvonku, sa nazývajú externé. Voltmetre môžu byť viacrozsahové. Medzi limitom merania a vnútorným odporom voltmetra s viacerými limitmi existuje priamy vzťah: čím väčší je limit merania, tým väčší je odpor voltmetra.
Elektromechanické voltmetre majú nasledujúce nevýhody:
Obmedzený rozsah merania napätia (aj vo viacrozsahových voltmetroch);
Nízky vstupný odpor, teda vysoká vnútorná spotreba energie zo skúmaného obvodu.
Tieto nevýhody elektromechanických voltmetrov určujú preferované použitie elektronických voltmetrov na meranie napätia v elektronike.
Elektronické analógové DC voltmetre postavené podľa schémy znázornenej na obr. 3.7. Vstupné zariadenie pozostáva z emitorového sledovača (na zvýšenie vstupného odporu) a atenuátora - deliča napätia.
Výhody elektronických analógových voltmetrov v porovnaní s analógovými sú zrejmé:
Ryža. 3.7. Bloková schéma elektronického analógového jednosmerného voltmetra
Široký rozsah merania napätia;
Veľký vstupný odpor, preto nízka vlastná spotreba energie zo skúmaného obvodu;
Vysoká citlivosť vďaka prítomnosti zosilňovača na vstupe zariadenia;
Nemožnosť preťaženia.
Elektronické analógové voltmetre však majú niekoľko nevýhod:
Dostupnosť zdrojov energie, väčšinou stabilizovaná;
Znížená relatívna chyba je väčšia ako u elektromechanických voltmetrov (2,5-6%);
Veľká hmotnosť a rozmery, vyššia cena.
V súčasnosti sa analógové elektronické jednosmerné voltmetre nepoužívajú dostatočne široko, pretože ich parametre sú výrazne horšie ako digitálne voltmetre.
meranie striedavého napätia.
Na meranie striedavého napätia sa používajú elektromechanické voltmetre a multimetre, elektronické analógové a digitálne voltmetre a elektronické osciloskopy.
Uvažujme o lacných a pomerne presných elektromechanických voltmetroch. Odporúča sa to robiť vo frekvenčných rozsahoch.
Pri priemyselných frekvenciách 50, 100, 400 a 1000 Hz sa široko používajú voltmetre elektromagnetických, elektrodynamických, ferodynamických, usmerňovačov, elektrostatických a termoelektrických systémov.
Pri nízkych frekvenciách (do 15-20 kHz) sa používajú voltmetre usmerňovačov, elektrostatických a termoelektrických systémov.
Pri vysokých frekvenciách (až niekoľko desiatok megahertzov) sa používajú zariadenia elektrostatických a termoelektrických systémov.
Na elektrické merania sa široko používajú univerzálne prístroje - multimetre.
Multimetre(testery, ampér-volt-ohmmetre, kombinované prístroje) umožňujú merať množstvo parametrov: silu jednosmerného a striedavého prúdu, napätie jednosmerného a striedavého prúdu, odpor odporu, kapacitu kondenzátora (nie všetky prístroje), niektoré statické parametre nízkovýkonových tranzistorov (, , A).
Multimetre sú dostupné s analógovým a digitálnym čítaním.
Široké používanie multimetrov je vysvetlené nasledujúcimi výhodami:
Multifunkčnosť, t.j. Možnosť použitia ako ampérmetre, voltmetre, ohmmetre, faradometre, merače parametrov nízkovýkonových tranzistorov:
Široký rozsah meraných parametrov vďaka prítomnosti niekoľkých limitov merania pre každý parameter;
Možnosť použitia ako prenosné zariadenia, keďže chýba sieťové napájanie;
Malá hmotnosť a rozmery;
Všestrannosť (schopnosť merať striedavé a jednosmerné prúdy a napätia),
Multimetre majú aj niekoľko nevýhod:
Úzky frekvenčný rozsah použiteľnosti;
Veľký vlastný príkon z 1. skúmaného okruhu;
Veľká znížená chyba pre analógové (1,5, 2,5 a 4) a digitálne multimetre;
Nekonzistentnosť vnútorného odporu pri rôznych limitoch 4 meraní prúdu a napätia.
Podľa domácej katalógovej klasifikácie sú multimetre označené Ts43 a potom číslo modelu, napríklad Ts4352.
Na určenie vnútorného odporu analógového multimetra na priloženom limite merania je možné uviesť špecifický odpor v pase zariadenia 1. Napríklad v pase testera Ts4341 je rezistivita = 16,7 kOhm/V, limity merania pre jednosmerné napätie sú 1,5 - 3 - 6 - 15 V.
V tomto prípade je odpor multimetra na hranici 6 V DC určený vzorcom:
Pas zariadenia môže obsahovať informácie potrebné na výpočet odporu podľa Ohmovho zákona.
Ak sa tester používa ako voltmeter, jeho vstupný odpor je určený vzorcom:
kde je zvolený limit merania;
Aktuálna hodnota vo vybranom limite (uvedená na zadnom paneli zariadenia alebo v jeho pase).
Ak sa tester používa ako ampérmeter, jeho vstupný odpor je určený vzorcom:
Kde je zvolený limit merania;
— hodnota napätia uvedená na zadnom paneli zariadenia alebo v jeho údajovom liste.
Napríklad pas testera Ts4341 ukazuje pokles napätia na zariadení rovný 0,3 V v rozsahu 0,06 - 0,6 - 6 - 60 - 600 mA DC a pokles napätia 1,3 V v rozsahu: 0,3 - 3 - 30 - 300 mA AC. Vstupná impedancia multimetra v limite 3 mA AC bude
Elektronické analógové AC voltmetre sú postavené podľa jednej z blokových schém (obr. 3.8), ktoré sa líšia postupnosťou usporiadania hlavných blokov - zosilňovača a prevodníka (detektora) striedavého napätia na jednosmerné napätie. Vlastnosti týchto voltmetrov do značnej miery závisia od zvoleného obvodu.
Ryža. 3.8. Blokové schémy elektronických analógových voltmetrov striedavého prúdu typu U-D ( A) a zadajte D-U (b)
Voltmetre prvej skupiny - typ zosilňovača-detektora (A-D) - majú vysokú citlivosť, ktorá je spojená s prítomnosťou prídavného zosilňovača. Preto sú všetky mikro- a milivoltmetre postavené podľa obvodu V-D. Frekvenčný rozsah takýchto voltmetrov však nie je široký (až niekoľko megahertzov), pretože vytvorenie širokopásmového AC zosilňovača je spojené s určitými ťažkosťami. Voltmetre typu U-D sú klasifikované ako neuniverzálne (podskupina VZ), t.j. dokáže merať iba striedavé napätie.
Voltmetre druhej skupiny - typu detektor-zosilňovač (D-A) - majú široký frekvenčný rozsah (až niekoľko gigahertzov) a nízku citlivosť. Voltmetre tohto typu sú univerzálne (podskupina B7), t.j. merať napätie nielen striedavého prúdu, ale aj jednosmerného prúdu; môže merať napätie na významnej úrovni, pretože nie je ťažké zabezpečiť vysoký zisk pomocou CNT.
V oboch typoch voltmetrov dôležitú funkciu plnia meniče striedavého napätia na jednosmerné napätie - detektory, ktoré na základe funkcie premeny vstupného napätia na výstupné napätie možno klasifikovať do troch typov: amplitúda, efektívna a efektívna rektifikovaná hodnota. .
Vlastnosti zariadenia do značnej miery závisia od typu detektora. Voltmetre s detektorom hodnoty amplitúdy sú najfrekvenčnejšie; voltmetre s detektorom efektívnej hodnoty umožňujú merať striedavé napätie akéhokoľvek tvaru; voltmetre s detektorom priemernej rektifikovanej hodnoty sú vhodné na meranie napätia len harmonického signálu a sú najjednoduchšie, najspoľahlivejšie a lacné.
Detektor hodnoty amplitúdy je zariadenie, ktorého výstupné napätie zodpovedá hodnote amplitúdy meraného signálu, čo je zabezpečené uložením napätia na kondenzátore.
Aby obvod skutočnej záťaže akéhokoľvek detektora efektívne filtroval užitočný signál a potláčal nežiaduce vysokofrekvenčné harmonické, musí byť splnená nasledujúca podmienka:
Alebo , (3.12)
kde je kapacita výstupného filtra;
— odolnosť proti zaťaženiu detektora.
Druhá podmienka pre dobrú činnosť detektora:
Obrázok 3.9 ukazuje blokovú schému a časové schémy výstupného napätia detektora hodnoty amplitúdy s paralelne zapojenou diódou a uzavretým vstupom. Detektor s uzavretým vstupom má sériovo zapojený kondenzátor, ktorý neumožňuje prechod jednosmernej zložky. Uvažujme o činnosti takéhoto detektora, keď je na jeho vstup privedené sínusové napätie .
Ryža. 3.9. Bloková schéma detektora hodnoty amplitúdy s paralelným zapojením diódy a uzavretým vstupom (A) a časové diagramy napätia (b) Keď príde kladná polvlna sínusovej vlny, kondenzátor S sa nabíja cez VD diódu, ktorá má pri otvorení nízky odpor.
Časová konštanta nabíjania kondenzátora je malá a kondenzátor sa rýchlo nabíja na svoju maximálnu hodnotu . Keď sa zmení polarita vstupného signálu, dióda sa uzavrie a kondenzátor sa pomaly vybije cez odpor záťaže, ktorý je zvolený veľký - 50-100 MOhm.
Výbojová konštanta sa teda ukáže byť výrazne väčšia ako perióda sínusového signálu. Výsledkom je, že kondenzátor zostáva nabitý na napätie blízke 
.
Zmena napätia na zaťažovacom odpore je určená rozdielom amplitúd vstupného napätia a napätia na kondenzátore 
.V dôsledku toho bude výstupné napätie pulzovať s dvojnásobnou amplitúdou meraného napätia (pozri obr. 3.9, b).
Potvrdzujú to nasledujúce matematické výpočty:
o , , o , o .
Na izoláciu konštantnej zložky signálu je výstup detektora pripojený ku kapacitnému filtru, ktorý potláča všetky ostatné prúdové harmonické.
Na základe vyššie uvedeného vyplýva záver: čím kratšia je perióda skúmaného signálu (čím vyššia je jeho frekvencia), tým presnejšie je splnená rovnosť. , čo vysvetľuje vysokofrekvenčné vlastnosti detektora. Pri použití voltmetrov s detektorom amplitúdovej hodnoty je potrebné mať na pamäti, že tieto zariadenia sú najčastejšie kalibrované v stredných štvorcových hodnotách sínusového signálu, t.j. hodnoty indikátora zariadenia sa rovnajú kvocientu hodnoty amplitúdy delenej faktorom amplitúdy sínusoidy:
kde je faktor amplitúdy.
RMS detektor(Obr. 3.10) prevádza striedavé napätie na jednosmerné napätie, úmerné druhej mocnine strednej štvorcovej hodnoty nameraného napätia. Meranie efektívnej hodnoty napätia preto zahŕňa vykonanie troch operácií: umocnenie okamžitej hodnoty signálu, spriemerovanie jeho hodnoty a odmocnenie z výsledku spriemerovania (posledná operácia je zabezpečená kalibráciou stupnice voltmetra). Umocnenie okamžitej hodnoty signálu sa zvyčajne vykonáva diódovým článkom pomocou kvadratickej časti jeho charakteristiky.
Ryža. 3.10. RMS detektor: A - diódový článok; b— CVC diódy
V diódovom článku VD, R1(pozri obr. 3.10, A) konštantné napätie je privedené na diódu VD tak, že zostane zatvorená tak dlho, ako je namerané napätie () na rezistore R2 nepresiahne hodnotu .
Počiatočný úsek prúdovo-napäťovej charakteristiky diódy je krátky (pozri obr. 3.10, b), Preto sa kvadratická časť umelo predlžuje metódou lineárnej aproximácie po častiach použitím niekoľkých diódových článkov.
Pri navrhovaní RMS voltmetrov vznikajú ťažkosti pri poskytovaní širokého frekvenčného rozsahu. Napriek tomu sú takéto voltmetre najobľúbenejšie, pretože dokážu merať napätie akéhokoľvek zložitého tvaru.
Upravený priemerný detektor premieňa striedavé napätie na jednosmerné napätie úmerné priemernej hodnote usmerneného napätia. Výstupný prúd meracieho zariadenia s takýmto detektorom je podobný výstupnému prúdu usmerňovacieho systému.
Striedavé napätie pracujúce v elektronických zariadeniach sa môže časom meniť podľa rôznych zákonov. Napríklad napätie na výstupe hlavného oscilátora pripojeného rádiového vysielača sa mení podľa sínusového zákona, na výstupe generátora osciloskopu majú impulzy pílovitý tvar a synchronizačné impulzy kompletného televízneho signálu sú pravouhlé. .
V praxi je potrebné vykonávať merania v rôznych úsekoch obvodov, ktorých napätia sa môžu líšiť hodnotou a tvarom. Meranie nesínusového napätia má svoje vlastné charakteristiky, ktoré je potrebné vziať do úvahy, aby sa predišlo chybám.
Je veľmi dôležité zvoliť správny typ prístroja a spôsob prepočtu údajov voltmetra na hodnotu požadovaného parametra meraného napätia. Aby ste to dosiahli, musíte jasne pochopiť, ako sa posudzujú a porovnávajú striedavé napätia a ako tvar napätia ovplyvňuje hodnoty koeficientov, ktoré súvisia s jednotlivými parametrami napätia.
Kritériom na posúdenie napätia striedavého prúdu akejkoľvek formy je spojenie so zodpovedajúcim jednosmerným napätím pre rovnaký tepelný efekt (efektívna hodnota U), definované
(3.14)
kde je doba opakovania signálu;
- funkcia, ktorá popisuje zákon zmeny okamžitej hodnoty napätia. Nie vždy je možné, aby mal operátor k dispozícii voltmeter, ktorým dokáže zmerať požadovaný parameter napätia. V tomto prípade sa požadovaný parameter napätia meria nepriamo pomocou existujúceho voltmetra pomocou koeficientov hrebeňa a tvaru. Uvažujme o príklade výpočtu potrebných parametrov sínusového napätia.
Je potrebné určiť amplitúdu () a stredné korigované () hodnoty sínusového napätia voltmetrom, kalibrované v stredných stredných hodnotách sínusového napätia, ak zariadenie ukázalo .
Výpočet vykonávame nasledovne. Keďže voltmeter je kalibrovaný v efektívnych hodnotách , potom v prílohe 3 pre toto zariadenie údaj 10 V zodpovedá priamemu odčítaniu na stupnici efektívnej hodnoty, t.j.
Striedavé napätie je charakterizované priemernými, amplitúdovými) (maximálnymi) a efektívnymi hodnotami.
Priemerná hodnota(konštantná zložka) po dobu striedavého napätia:
(3.15)
Maximálna hodnota je najväčšia okamžitá hodnota striedavého napätia počas periódy signálu:
Priemerná opravená hodnota - toto je priemerné napätie na výstupe plnovlnného usmerňovača so striedavým napätím na vstupe :
(3.17)
Pomer strednej odmocniny, priemernej a maximálnej hodnoty napätia striedavého prúdu závisí od jeho tvaru a vo všeobecnosti je určený dvoma koeficientmi:
(faktor amplitúdy), (3,18)
(faktor tvaru). (3,19)
Hodnoty týchto koeficientov pre napätia rôznych tvarov a ich pomery sú uvedené v tabuľke. 3.1
Tabuľka 3.1
Hodnoty a pre napätia rôznych tvarov
 |
Poznámka, - pracovný cyklus: .
V mnohých zariadeniach sa napätie nemeria v absolútnych jednotkách (V, mV, µV), ale v relatívnej logaritmickej jednotke - decibeloch (dB alebo dB). Na zjednodušenie prechodu z absolútnych jednotiek na relatívne jednotky a naopak väčšina analógových voltmetrov (samostatných a zabudovaných do iných zariadení: generátory, multimetre, merače nelineárneho skreslenia) má spolu s bežnou stupnicou decibelov. Táto stupnica sa vyznačuje jasne definovanou nelinearitou, ktorá v prípade potreby umožňuje okamžite získať výsledok v decibeloch, bez príslušných výpočtov a použitia prevodových tabuliek. Najčastejšie pre takéto zariadenia nulová decibelová stupnica zodpovedá vstupnému napätiu 0,775 V.
Napätie väčšie ako konvenčná nulová úroveň je charakterizované kladnými decibelmi, menšie ako táto úroveň - záporné. Na koncovom spínači sa každý merací podrozsah líši úrovňou od susedného o 10 dB, čo zodpovedá napäťovému faktoru 3,16. Údaje namerané na decibelovej stupnici sa algebraicky pripočítajú k údajom na koncovom spínači merania a nenásobia sa, ako v prípade odčítania absolútneho napätia.
Napríklad koncový spínač je nastavený na „- 10 dB“, zatiaľ čo šípka indikátora je nastavená na „- 0,5 dB“. Celková úroveň bude: ---- 10 + (- 0,5) = - 10,5 dB, A základom pre prevod napätia z absolútnych hodnôt na relatívne hodnoty je vzorec
(3.20)
Kde = 0,775 V.
Keďže bel je veľká jednotka, v praxi sa používa zlomková (desiata) časť bel – decibel.
Pulzné a digitálne voltmetre. Pri meraní impulzných napätí s malou amplitúdou sa používa predbežné zosilnenie impulzov. Bloková schéma analógového pulzného voltmetra (obr. 3.11) pozostáva zo vzdialenej sondy s emitorovým sledovačom, atenuátora, širokopásmového predzosilňovača, detektora amplitúdovej hodnoty, jednosmerného prúdového zosilňovača (DCA) a elektromechanického indikátora. Voltmetre implementované podľa tejto schémy priamo merajú napätie 1 mV - 3 V s chybou ± (4 - 10)%, trvaním impulzu 1 - 200 μs a pracovným cyklom 100 ... 2500.
Ryža. 3.11.t Bloková schéma pulzného voltmetra
Na meranie malých napätí v širokom rozsahu trvania (od nanosekúnd po milisekúndy) sa používajú voltmetre pracujúce na základe metódy autokompenzácie.
Elektronické digitálne voltmetre majú významné výhody oproti analógovým:
Vysoká rýchlosť merania;
Eliminácia možnosti subjektívnej chyby operátora;
Malá znížená chyba.
Vďaka týmto výhodám sú digitálne elektronické voltmetre široko používané na účely merania. Obrázok 3.12 zobrazuje zjednodušenú blokovú schému digitálneho voltmetra.
Ryža. 3.12. Zjednodušená bloková schéma digitálneho voltmetra
Vstupné zariadenie navrhnutý tak, aby vytvoril veľký vstupný odpor, zvolil limity merania, znížil rušenie a automaticky určil polaritu meraného jednosmerného napätia. V AC voltmetroch je súčasťou vstupného zariadenia aj menič striedavého napätia na jednosmerný prúd.
Z výstupu vstupného zariadenia sa privádza namerané napätie do analógovo-digitálny prevodník(ADC), pri ktorom sa napätie prevádza na digitálny (diskrétny) signál vo forme elektrického kódu alebo impulzov, ktorých počet je úmerný nameranému napätiu. Výsledok sa zobrazí na výsledkovej tabuli digitálny indikátor. Prevádzka všetkých blokov je riadená ovládacie zariadenie.
Digitálne voltmetre sa v závislosti od typu ADC delia do štyroch skupín: impulzný kód, časový impulz, frekvencia impulzov, priestorové kódovanie.
V súčasnosti široko používaný digitálne voltmetre s časovým impulzom , prevodníky, ktoré vykonávajú medzikonverziu meraného napätia na proporcionálny časový interval vyplnený impulzmi so známou opakovacou frekvenciou. Výsledkom tejto transformácie je, že diskrétny signál meracej informácie na vstupe ADC má podobu paketu čítacích impulzov, ktorých počet je úmerný meranému napätiu.
Chyba voltmetrov s časovým impulzom je určená vzorkovacou chybou meraného signálu, nestabilitou frekvencie počítacieho impulzu, prítomnosťou prahu citlivosti porovnávacieho obvodu a nelinearitou konvertovaného napätia na vstupe porovnávacieho obvodu. obvod.
Pri konštrukcii voltmetrov s časovým impulzom existuje niekoľko možností riešenia návrhu obvodov. Uvažujme o princípe fungovania pulzného voltmetra s lineárne sa meniacim generátorom napätia (GLIN).
Obrázok 3.13 zobrazuje blokovú schému digitálneho voltmetra s časovým impulzom s GLIN a časovými diagramami vysvetľujúcimi jeho činnosť.
Diskrétny signál meracej informácie na výstupe prevodníka má podobu paketu čítacích impulzov, ktorých počet je úmerný hodnote vstupného napätia. . Z výstupu GLIN sa na vstupy 1 porovnávacích zariadení privádza napätie lineárne rastúce v čase. Vstup 2 porovnávacieho zariadenia II je pripojený ku krytu.
V momente rovnosti sa na vstupe porovnávacieho zariadenia II a na jeho výstupe objaví impulz, ktorý je privedený na jediný vstup spúšťača (T), čo spôsobí výskyt signálu na jeho výstupe. Spúšť sa vráti do pôvodnej polohy impulzom vychádzajúcim z výstupu porovnávacieho zariadenia II. Tento signál sa objaví v momente rovnosti lineárne rastúceho napätia a meraného napätia. Takto generovaný signál s trvaním (kde — prevodný koeficient) sa privádza na vstup 1 obvodu logického násobenia AND a vstup 2 prijíma signál z generátora počítacích impulzov (CPG). Impulzy nasledujú s frekvenciou. Impulzný signál sa objaví, keď sú impulzy na oboch vstupoch, t.j. Počítacie impulzy prejdú, keď je na výstupe spúšťača signál.
 |
Ryža. 3.13. Štrukturálna schéma (A) a časové grafy (b) digitálny časovo pulzný voltmeter s GLIN
Počítadlo impulzov počíta počet prejdených impulzov (s prihliadnutím na konverzný faktor). Výsledok merania sa zobrazí na doske digitálneho indikátora (DI). Daný vzorec nezohľadňuje chybu diskrétnosti spôsobenú nezrovnalosťou medzi výskytom počítajúcich impulzov a začiatkom a koncom intervalu
Navyše veľkú chybu prináša faktor nelinearity prevodného koeficientu . V dôsledku toho sú digitálne voltmetre s časovým impulzom s GLIN najmenej presné spomedzi digitálnych voltmetrov.
Digitálne voltmetre s dvojitou integráciou sa líšia od voltmetrov s časovým impulzom v princípe činnosti. V nich sa počas cyklu merania vytvárajú dva časové intervaly - a . V prvom intervale je zabezpečená integrácia meraného napätia , v druhom - referenčné napätie. Čas cyklu merania je prednastavený ako násobok periódy šumu pôsobiaceho na vstupe, čo vedie k zlepšeniu odolnosti voltmetra voči šumu.
Obrázok 3.14 zobrazuje blokovú schému digitálneho voltmetra s dvojitou integráciou a časovými schémami vysvetľujúcimi jeho činnosť.
Ryža. 3.14. Štrukturálna schéma (A) a časové diagramy (6) digitálny voltmeter s dvojitou integráciou
o (v momente začiatku merania) generuje riadiace zariadenie kalibrovaný impulz s trvaním
, (3.21) presunie prepínač do polohy 2 a zdroj referenčného napätia (VS) sa privedie do integrátora, referenčné záporné napätie sa rovná nule, porovnávacie zariadenie vygeneruje signál odoslaný do spúšte a vráti ho do pôvodného stavu štát. Na výstupe spúšte je generovaný napäťový impulz
; ; 
(3.25)
Zo získaných vzťahov vyplýva, že chyba vo výsledku merania závisí len od úrovne referenčného napätia, a nie od viacerých parametrov (ako pri pulznom kódovom voltmetri), ale aj tu je chyba diskrétnosti.
Výhody voltmetra s dvojitou integráciou sú vysoká odolnosť voči šumu a vyššia trieda presnosti (0,005-0,02%) v porovnaní s voltmetrami s GLIN.
Digitálne voltmetre so vstavaným mikroprocesorové sú kombinované a patria k voltmetrom najvyššej triedy presnosti. Princíp ich fungovania je založený na metódach vyvažovania bit po bite a integračnej transformácie s časovým impulzom.
Mikroprocesor a prídavné prevodníky zahrnuté v obvode takéhoto voltmetra rozširujú možnosti zariadenia, vďaka čomu je univerzálne pri meraní veľkého množstva parametrov. Takéto voltmetre merajú jednosmerné a striedavé napätie, silu prúdu, odpor odporu, frekvenciu kmitov a ďalšie parametre. Pri použití spolu s osciloskopom môžu merať časové parametre: periódu, trvanie impulzu atď. Prítomnosť mikroprocesora v obvode voltmetra umožňuje automatickú korekciu chýb merania, diagnostiku porúch a automatickú kalibráciu.
Na obrázku 3.15 je bloková schéma digitálneho voltmetra so zabudovaným mikroprocesorom.
 |
Ryža. 3.15. Bloková schéma digitálneho voltmetra so zabudovaným mikroprocesorom
Jednotka na normalizáciu signálu pomocou vhodných prevodníkov prevedie vstupné namerané parametre (97 strán) na jednotný signál prichádzajúci na vstup ADC, ktorý vykoná prevod metódou dvojitej integrácie. Výber prevádzkového režimu voltmetra pre daný typ merania vykonáva riadiaca jednotka ADC s displejom. Rovnaký blok poskytuje požadovanú konfiguráciu meracieho systému.
Mikroprocesor je základom riadiacej jednotky a je prepojený s ostatnými jednotkami prostredníctvom posuvných registrov. Mikroprocesor sa ovláda pomocou klávesnice umiestnenej na ovládacom paneli. Riadenie je možné vykonávať aj cez štandardné rozhranie pripojeného komunikačného kanála. Pamäť iba na čítanie (ROM) ukladá operačný program mikroprocesora, ktorý je realizovaný pomocou pamäte RAM (random access memory).
Zabudované vysoko stabilné a presné odporové deliče referenčného napätia, diferenciálny zosilňovač (DA) a množstvo externých prvkov (útlmovač, volič režimu, jednotka referenčného napätia ) vykonávať priame merania. Všetky bloky sú synchronizované signálmi z generátora hodín.
Zaradenie mikroprocesora a množstva prídavných meničov do obvodu voltmetra umožňuje automatickú korekciu chýb, automatickú kalibráciu a diagnostiku porúch.
Hlavnými parametrami digitálnych voltmetrov sú presnosť prevodu, čas prevodu, limity pre zmenu vstupnej hodnoty a citlivosť.
Presnosť konverzie je určená chybou kvantovania úrovne, charakterizovanou počtom bitov vo výstupnom kóde.
Chyba digitálneho voltmetra má dve zložky. Prvá zložka (multiplikatív) závisí od nameranej hodnoty, druhá zložka (aditívum) nezávisí od nameranej hodnoty.
Toto znázornenie je spojené s diskrétnym princípom merania analógovej veličiny, pretože počas procesu kvantovania vzniká absolútna chyba v dôsledku konečného počtu úrovní kvantovania. Absolútna chyba merania napätia je vyjadrená ako
znaky) alebo (znaky), (3.27)
kde je skutočná relatívna chyba merania;
— hodnotu nameraného napätia;
— konečná hodnota pri zvolenom limite merania;
T znaky - hodnota určená jednotkou najmenšej významnej číslice CI (aditívna chyba diskrétnosti). Hlavná skutočná relatívna chyba merania môže byť prezentovaná v inej forme:
(3.2)
Kde a, b - konštantné čísla charakterizujúce triedu presnosti zariadenia.
Prvý termín chyby (A) nezávisí od údajov prístroja a druhý (b) zvyšuje pri znižovaní .
Čas konverzie je čas potrebný na dokončenie jednej konverzie analógovej hodnoty na digitálny kód.
Hranice zmeny vstupnej hodnoty — Toto sú rozsahy transformácie vstupnej hodnoty, ktoré sú úplne určené počtom číslic a „váhou“ najmenšej číslice.
Citlivosť(rozlíšenie) je najmenšia zmena hodnoty vstupnej veličiny rozoznateľná prevodníkom.
Hlavné metrologické charakteristiky voltmetrov, ktoré potrebujete vedieť, aby ste správne vybrali zariadenie, zahŕňajú nasledujúce charakteristiky:
Parameter meraného napätia (rms, amplitúda);
Rozsah merania napätia;
Frekvenčný rozsah;
Prípustná chyba merania;
Vstupná impedancia() .
Tieto charakteristiky sú uvedené v technickom popise a pase zariadenia.
Väčšina ľudí v každodennom živote môže pracovať s takým konceptom, ako je elektrické napätie. Takmer každý vie, že domáca zásuvka má napätie 220 V a AA batéria produkuje napätie len 1,5 V. Navyše nie každý človek, ktorý má vyštudovanú strednú či dokonca technickú univerzitu, vie odpovedať, čo vlastne znamená pojem elektrické napätie. V tomto materiáli sa pokúsime odpovedať na túto otázku bez toho, aby sme sa uchýlili k zložitej matematike, ak je to možné.
Stanovenie elektrického napätia
V učebniciach fyziky a elektrotechniky môžete nájsť rôzne definície elektrického napätia. Jeden z nich znie takto: elektrické napätie medzi dvoma bodmi v priestore sa rovná potenciálnemu rozdielu elektrického poľa v týchto bodoch. Matematicky je to napísané takto:
U=φ_a-φ_b (1).
Kde U je elektrické napätie a φ_a a φ_b sú potenciály elektrického poľa v bodoch A a B.
Ak nevieme, aký je potenciál elektrického poľa v bode, potom vyššie uvedená definícia len málo objasňuje otázku, čo je elektrické napätie. Potenciál elektrického poľa v bode sa chápe ako práca vykonaná elektrickým poľom na presun jednotkového náboja z daného bodu do bodu s nulovým potenciálom. Na prvý pohľad sa zdá, že určenie elektrického potenciálu je dosť komplikované. Napríklad nie je úplne jasné, kde je bod nulového potenciálu.
Najprv si musíte uvedomiť, že elektrický potenciál je výsledkom prenosu jednotkového náboja. Ak sa obrátime na vzorec (1), je zrejmé, že elektrické napätie nie je nič iné ako rozdiel medzi dvoma prácami. To znamená, že elektrické napätie má tiež prácu. Odtiaľ sa dostávame k druhej definícii. Elektrické napätie sa numericky rovná práci prenosu jednotkového elektrického náboja z bodu A do bodu B. Okrem toho φ_a a φ_b sú potenciálnou energiou, ktorú má jednotkový náboj v bodoch A a B.
Na lepšie pochopenie vyššie uvedeného je možné uviesť nasledujúcu analógiu. Akékoľvek teleso umiestnené v určitej vzdialenosti od Zeme má potenciálnu energiu. Aby ste zvýšili svoje telo vyššie, budete musieť urobiť nejakú prácu. Veľkosť tejto práce sa bude rovnať rozdielu potenciálnych energií, ktoré má telo v rôznych výškach. Podobný obraz vidíme, keď sa zaoberáme elektrickým poľom.
Pokiaľ ide o bod v priestore, v ktorom má elektrický náboj nulový elektrický potenciál, v teórii elektriny možno tento bod zvoliť ľubovoľne. Je to spôsobené tým, že elektrické pole je „potenciálne“. Na objasnenie tohto pojmu sa budeme musieť uchýliť k vyššej matematike, ale rozhodli sme sa tomu vyhnúť. Špecialisti v oblasti elektrotechniky si v praxi často vyberajú povrch Zeme ako body s nulovým potenciálom. A vzhľadom na to sa vykonáva veľa meraní.
Elektrické polia môžu byť konštantné (nezmenené v čase) a premenlivé. Variabilné elektrické polia sa môžu meniť podľa rôznych matematických zákonov. V technike sa najčastejšie využívajú striedavé elektrické polia, ktoré sa menia podľa sínusového zákona. V prípade striedavého elektrického poľa možno okamžitú hodnotu rozdielu potenciálov medzi dvoma bodmi vypočítať pomocou nasledujúceho vzorca:
u(t)=U_m sin〖(ωt)〗 (2).
Tu u je okamžitá hodnota napätia; U m – maximálna hodnota napätia; ω – frekvencia, t – čas.
Meranie elektrického napätia
Elektrické napätie sa meria pomocou voltmetrov. Na meranie napätia (potenciálneho rozdielu) v časti elektrického obvodu sú sondy voltmetra pripojené ku koncom tejto časti a hodnoty zariadenia sa odčítajú na stupnici.
Existuje mnoho typov voltmetrov. Zameriame sa na analógové voltmetre s magnetoelektrickými meracími mechanizmami. Tieto mechanizmy sa pomerne často používajú v panelových voltmetroch a multifunkčných meracích prístrojoch - multimetroch. Magnetoelektrický elektrický mechanizmus je drôtová cievka umiestnená medzi pólmi magnetu. Cievka je zavesená na špirálových pružinách zaisťujúcich vysokú citlivosť zariadenia. K cievke je pripojená indexová šípka, pomocou ktorej sa odčítavajú hodnoty na stupnici prístroja. Na obrázku nižšie je znázornená štruktúra magnetoelektrického mechanizmu.
Magnetoelektrické meracie mechanizmy sú vysoko citlivé. S ich pomocou môžete merať napätie stotín voltu. Na rozšírenie meracích limitov sú do série s meracím mechanizmom zahrnuté ďalšie odpory. Obvod jednoduchého jednosmerného voltmetra je znázornený na obrázku.
Jedným z najdôležitejších parametrov voltmetra je jeho vnútorný odpor. Čím väčšia je hodnota vnútorného odporu voltmetra, tým menšia chyba môže byť počas procesu merania. Pre analógové voltmetre je vnútorný odpor zvyčajne 20 k ohmov na volt. Ak je potrebné získať vyššiu hodnotu odporu, používajú sa na meranie elektronické voltmetre, digitálne alebo analógové.
Na meranie striedavého napätia obsahujú voltmetre usmerňovače, ktoré menia striedavé napätie na jednosmerné napätie. Voltmetrové stupnice na meranie striedavého napätia bývajú ciachované v efektívnych (efektívnych) hodnotách napätia. Efektívna hodnota striedavého prúdu súvisí s maximálnym nasledujúcim pomerom.
U=1/√2 U_m=0,707U_m (3)
Efektívna hodnota je vhodná na použitie pri výpočte výkonu elektrického obvodu. Keď hovoríme, že v elektrickej zásuvke je napätie 220V, hovoríme konkrétne o hodnote efektívneho napätia.
V krátkom článku je ťažké hovoriť o všetkých nuansách spojených s elektrickým napätím a metódami jeho merania. Dúfame však, že text bude pre čitateľa užitočný.
Bez základných vedomostí o elektrine je ťažké si predstaviť, ako fungujú elektrické spotrebiče, prečo vôbec fungujú, prečo je potrebné pripojiť televízor, aby fungoval, a prečo baterke stačí malá batéria, aby svietila v tme .
A tak pochopíme všetko v poriadku.
Elektrina
Elektrina je prírodný jav, ktorý potvrdzuje existenciu, interakciu a pohyb elektrických nábojov. Elektrina bola prvýkrát objavená už v 7. storočí pred naším letopočtom. grécky filozof Thales. Thales si všimol, že ak sa kúsok jantáru rozotrie o vlnu, začne priťahovať ľahké predmety. Jantár v starej gréčtine je elektrón.
Takto si predstavujem Thalesa, ako sedí, šúcha si kus jantáru o svoje himation (toto je vlnené vrchné oblečenie starých Grékov) a potom s nechápavým pohľadom sleduje, ako ho priťahujú vlasy, kúsky nití, perie a útržky papiera. do jantáru.
Tento jav sa nazýva statická elektrina. Túto skúsenosť si môžete zopakovať. Za týmto účelom dôkladne utrite bežné plastové pravítko vlnenou handričkou a prineste ho na malé kúsky papiera.
Treba poznamenať, že tento jav sa dlho neskúmal. A až v roku 1600 anglický prírodovedec William Gilbert vo svojej eseji „O magnete, magnetických telesách a veľkom magnete - Zemi“ zaviedol termín elektrina. Vo svojej práci opísal svoje experimenty s elektrifikovanými predmetmi a tiež zistil, že iné látky sa môžu stať elektrifikovanými.
Potom po tri storočia najpokročilejší vedci sveta skúmali elektrinu, písali pojednania, formulovali zákony, vynašli elektrické stroje a až v roku 1897 objavil Joseph Thomson prvý hmotný nosič elektriny – elektrón, časticu, ktorá robí elektrické procesy v r. látky možné.
Electron– je to elementárna častica, má záporný náboj približne rovný -1,602·10 -19 Cl (prívesok). Určené e alebo e –.
Napätie
Aby sa nabité častice pohybovali z jedného pólu na druhý, je potrebné vytvoriť medzi pólmi potenciálny rozdiel alebo - Napätie. Jednotka napätia - Volt (IN alebo V). Vo vzorcoch a výpočtoch je napätie označené písmenom V . Aby ste získali napätie 1 V, musíte medzi pólmi preniesť náboj 1 C, pričom vykonáte prácu 1 J (Joule).
Pre názornosť si predstavte nádrž na vodu umiestnenú v určitej výške. Z nádrže vychádza potrubie. Voda pod prirodzeným tlakom opúšťa nádrž potrubím. Zhodnime sa, že voda áno nabíjačka, výška vodného stĺpca (tlaku) je Napätie, a rýchlosť prúdenia vody je elektriny.
Čím viac vody v nádrži, tým vyšší tlak. Podobne z elektrického hľadiska platí, že čím väčší náboj, tým vyššie napätie.
Začnime vypúšťať vodu, tlak sa zníži. Tie. Úroveň nabitia klesá - napätie klesá. Tento jav je možné pozorovať pri baterke; Upozorňujeme, že čím nižší je tlak vody (napätie), tým nižší je prietok vody (prúd).
Elektrina
Elektrina je fyzikálny proces usmerneného pohybu nabitých častíc pod vplyvom elektromagnetického poľa z jedného pólu uzavretého elektrického obvodu na druhý. Častice nesúce náboj môžu zahŕňať elektróny, protóny, ióny a diery. Bez uzavretého okruhu nie je možný žiadny prúd. Častice schopné niesť elektrický náboj sa nevyskytujú vo všetkých látkach, v ktorých existujú vodičov A polovodičov. A látky, v ktorých nie sú žiadne takéto častice - dielektriká.
Aktuálna jednotka - Ampere (A). Vo vzorcoch a výpočtoch je prúdová sila označená písmenom ja . Prúd 1 Ampér sa generuje, keď náboj 1 Coulomb (6,241·10 18 elektrónov) prejde bodom v elektrickom obvode za 1 sekundu.
Pozrime sa znova na našu analógiu voda-elektrina. Len teraz vezmime dve nádrže a naplňte ich rovnakým množstvom vody. Rozdiel medzi nádržami je priemer výstupného potrubia.
Otvoríme kohútiky a presvedčíme sa, že prietok vody z ľavej nádrže je väčší (priemer potrubia je väčší) ako z pravej. Táto skúsenosť je jasným dôkazom závislosti rýchlosti prúdenia od priemeru potrubia. Teraz skúsme tieto dva toky vyrovnať. Za týmto účelom pridajte vodu (nabite) do pravej nádrže. Tým sa zvýši tlak (napätie) a zvýši sa prietok (prúd). V elektrickom obvode hrá priemer potrubia odpor.
Vykonané experimenty jasne demonštrujú vzťah medzi Napätie, elektrický šok A odpor. O odpore si povieme viac o niečo neskôr, ale teraz ešte pár slov o vlastnostiach elektrického prúdu.
Ak napätie nemení svoju polaritu plus na mínus a prúd tečie jedným smerom, potom je to tak D.C. a zodpovedajúcim spôsobom konštantný tlak. Ak zdroj napätia zmení svoju polaritu a prúd tečie najskôr jedným smerom, potom druhým, už je to tak striedavý prúd A striedavé napätie. Maximálne a minimálne hodnoty (uvedené v grafe ako Io ) - Toto amplitúda alebo špičkové hodnoty prúdu. V domácich zásuvkách napätie mení svoju polaritu 50-krát za sekundu, t.j. prúd kmitá sem a tam, ukazuje sa, že frekvencia týchto kmitov je 50 Hertzov alebo skrátene 50 Hz. V niektorých krajinách, napríklad v USA, je frekvencia 60 Hz.
Odpor
Elektrický odpor– fyzikálna veličina, ktorá určuje vlastnosť vodiča brániť (vzdorovať) prechodu prúdu. Odporová jednotka - Ohm(označené Ohm alebo grécke písmeno omega Ω ). Vo vzorcoch a výpočtoch je odpor označený písmenom R . Vodič má odpor 1 ohm voči pólom, na ktorých je privedené napätie 1 V a preteká prúd 1 A.
Vodiče vedú prúd inak. ich vodivosť závisí predovšetkým od materiálu vodiča, ako aj od prierezu a dĺžky. Čím väčší je prierez, tým vyššia je vodivosť, ale čím väčšia je dĺžka, tým nižšia je vodivosť. Odpor je inverzný koncept vodivosti.
Ak použijeme ako príklad vodovodný model, odpor môže byť vyjadrený ako priemer potrubia. Čím je menšia, tým horšia je vodivosť a vyšší odpor.
Odpor vodiča sa prejaví napríklad zahrievaním vodiča, keď ním preteká prúd. Navyše, čím väčší je prúd a čím menší je prierez vodiča, tým silnejšie je zahrievanie.
Moc
Elektrická energia je fyzikálna veličina, ktorá určuje rýchlosť premeny elektriny. Napríklad ste už viackrát počuli: „žiarovka má toľko wattov“. Ide o výkon spotrebovaný žiarovkou za jednotku času počas prevádzky, t.j. premena jedného druhu energie na iný pri určitej rýchlosti.
Zdroje elektriny, ako sú generátory, sa tiež vyznačujú výkonom, ale už vyrobeným za jednotku času.
Pohonná jednotka – Watt(označené W alebo W). Vo vzorcoch a výpočtoch je výkon označený písmenom P . Pre obvody striedavého prúdu sa používa tento termín Plný výkon, jednotka - Voltampéry (VA alebo V·A), označený písmenom S .
A nakoniec o Elektrický obvod. Tento obvod je určitým súborom elektrických komponentov schopných viesť elektrický prúd a podľa toho vzájomne prepojených.
To, čo vidíme na tomto obrázku, je základný elektrický spotrebič (baterka). Pod napätím U(B) zdroj elektriny (batérie) cez vodiče a iné komponenty s rôznym odporom 4,59 (227 hlasov)
Voltmeter je merací prístroj, ktorý je určený na meranie Napätie jednosmerný alebo striedavý prúd v elektrických obvodoch.
Voltmeter je pripojený paralelne na svorky zdroja napätia pomocou vzdialených sond. Podľa spôsobu zobrazovania výsledkov merania sa voltmetre delia na číselníkové a digitálne.
Hodnota napätia sa meria v Voltach, označené na nástrojoch písmenom IN(v ruštine) alebo latinské písmeno V(medzinárodné označenie).
Na elektrických schémach je voltmeter označený latinským písmenom V obklopeným kruhom, ako je znázornené na fotografii.
Napätie môže byť konštantné alebo striedavé. Ak je napätie zdroja prúdu striedavé, potom sa pred hodnotou umiestni znak " ~ "ak je konštantné, potom znamenie" – ".
Napríklad striedavé napätie domácej siete 220 voltov je stručne označené takto: ~220 V alebo ~220 V. Pri označovaní batérií a akumulátorov sa uvádza znak „ – " sa často vynecháva, jednoducho sa vytlačí číslo. Napätie napájacieho zdroja vozidla alebo akumulátora sa uvádza takto: 12 V alebo 12 V a batérie do baterky alebo fotoaparátu: 1,5 V alebo 1,5 V. Kryt musí byť v blízkosti kladného pólu označený vo forme " + ".
Polarita striedavého napätia sa časom mení. Napríklad napätie v elektrickom vedení domácnosti mení polaritu 50-krát za sekundu (frekvencia zmeny sa meria v Hertzoch, jeden Hertz sa rovná jednej zmene polarity napätia za sekundu).
Polarita jednosmerného napätia sa časom nemení. Na meranie striedavého a jednosmerného napätia sú preto potrebné rôzne meracie prístroje.
Existujú univerzálne voltmetre, ktoré možno použiť na meranie striedavého aj jednosmerného napätia bez prepínania prevádzkových režimov, napríklad voltmeter typu E533.
Ako merať napätie v elektrickom vedení domácnosti
Pozor! Pri meraní napätí nad 36 V je neprijateľné, aby sa osoba dotýkala odkrytých vodičov, pretože môže dostať elektrický šok.
Podľa požiadaviek GOST 13109-97 musí byť efektívna hodnota napätia v elektrickej sieti 220 V ±10 %, to znamená, že sa môže líšiť od 198 V až 242 V. Ak žiarovky v byte začnú slabo horieť alebo často vyhoria alebo domáce spotrebiče začnú pracovať nestabilne, potom, aby ste mohli konať, musíte najprv zmerať hodnotu napätia v elektrickom vedení.
Pri začatí meraní je potrebné prístroj pripraviť: – skontrolovať spoľahlivosť izolácie vodičov hrotmi a sondami; – nastavte prepínač meracích limitov do polohy merania striedavého napätia minimálne 250 V; 
– zasuňte konektory vodičov do zásuviek zariadenia, vedené nápismi vedľa nich;
– zapnite merací prístroj (ak je to potrebné).
Ako vidíte na obrázku, limit pre zmenu striedavého napätia je v testeri 300 V a v multimetri 700 V V mnohých modeloch testerov je potrebné nastaviť niekoľko prepínačov do požadovanej polohy naraz. Typ prúdu (~ alebo –), typ merania (V, A alebo Ohmy) a tiež vložte konce sond do požadovaných pätíc.
V multimetri sa čierny koniec sondy zasunie do zásuvky COM (spoločnej pre všetky merania) a červený koniec do V, spoločného na zmenu jednosmerného a striedavého napätia, prúdu, odporu a frekvencie. Zásuvka s označením ma slúži na meranie malých prúdov, 10 A pri meraní prúdu dosahujúceho 10 A.
Pozor! Meranie napätia pri zasunutej zástrčke do 10 A zásuvky poškodí zariadenie. V najlepšom prípade vyhorí poistka vložená vo vnútri zariadenia, v najhoršom prípade si budete musieť kúpiť nový multimeter. Obzvlášť často robia chyby pri používaní prístrojov na meranie odporu a zabúdajú na prepínanie režimov na meranie napätia. Takýchto chybných zariadení s prepálenými odpormi vo vnútri som stretol desiatky.
Po dokončení všetkých prípravných prác môžete začať s meraním. Ak zapnete multimeter a na indikátore sa nezobrazia žiadne čísla, znamená to, že buď batéria nie je nainštalovaná v zariadení, alebo už vyčerpala svoje zdroje. Multimetre zvyčajne používajú 9 V batériu Krona s trvanlivosťou jeden rok. Preto aj keď sa zariadenie dlho nepoužívalo, batéria nemusí fungovať. Pri použití multimetra v stacionárnych podmienkach je vhodné použiť namiesto korunky adaptér ~220 V/–9 V.
Zasuňte konce sond do zásuvky alebo sa ich dotknite elektrických vodičov.
Multimeter okamžite zobrazí napätie v sieti, ale stále musíte byť schopní prečítať hodnoty na číselníku. Na prvý pohľad sa to zdá ťažké, keďže existuje veľa mierok. Ale ak sa pozriete pozorne, je jasné, na akej mierke sa má zariadenie čítať. Predmetné zariadenie typu TL-4 (ktoré mi bezchybne slúži viac ako 40 rokov!) má 5 mierok.
Horná stupnica sa používa na meranie, keď je prepínač v polohe, ktorá je násobkom 1 (0,1, 1, 10, 100, 1000). Stupnica umiestnená tesne pod je násobkom 3 (0,3, 3, 30, 300). Pri meraní striedavého napätia 1 V a 3 V sa aplikujú 2 ďalšie stupnice. Na meranie odporu je samostatná stupnica. Všetky testery majú podobnú kalibráciu, ale násobnosť môže byť ľubovoľná.
Keďže limit merania bol nastavený na ~300 V, znamená to, že odčítanie sa musí vykonať na druhej stupnici s limitom 3, pričom namerané hodnoty sa vynásobia 100. Hodnota malého dielika je 0,1, preto sa ukáže 2,3 + šípka je v strede medzi čiarami, čo znamená, že načítaná hodnota je 2,35×100=235 V.
Ukázalo sa, že nameraná hodnota napätia je 235 V, čo je v prijateľných medziach. Ak počas procesu merania dochádza k neustálej zmene hodnoty najmenej významných číslic a ručička testera neustále kolíše, znamená to, že sú zlé kontakty v zapojení elektrického vedenia a je potrebné ho skontrolovať.
Ako merať napätie batérie
batérie alebo napájacieho zdroja
Keďže napätie jednosmerných zdrojov zvyčajne nepresahuje 24 V, dotyk svoriek a holých vodičov nie je pre človeka nebezpečný a nie sú potrebné žiadne špeciálne bezpečnostné opatrenia.
Pre posúdenie vhodnosti batérie, akumulátora alebo stavu napájacieho zdroja je potrebné zmerať napätie na ich svorkách. Svorky okrúhlych batérií sú umiestnené na koncoch valcového telesa, kladná svorka je označená znakom „+“.
Meranie jednosmerného napätia sa prakticky nelíši od merania striedavého napätia. Stačí prepnúť zariadenie do príslušného režimu merania a dodržať polaritu pripojenia.
Množstvo napätia, ktoré batéria vytvára, je zvyčajne vyznačené na jej tele. Ale aj keď výsledok merania ukázal dostatočné napätie, neznamená to, že batéria je dobrá, pretože bola meraná EMF (elektromotorická sila) a nie kapacita batérie, na ktorej je životnosť produktu, v ktorom bude nainštalovať závisí.
Ak chcete presnejšie odhadnúť kapacitu batérie, musíte zmerať napätie pripojením záťaže k jej pólom. Žiarovka na baterku dimenzovaná na napätie 1,5 V sa dobre hodí ako záťaž pre 1,5 V batériu Pre jednoduchú obsluhu je potrebné prispájkovať vodiče k jej základni.
Ak sa napätie pri zaťažení zníži o menej ako 15%, potom je batéria alebo akumulátor celkom vhodný na použitie. Ak tam nie je meracie zariadenie, tak vhodnosť batérie na ďalšie použitie môžete posúdiť podľa svietivosti žiarovky. Takýto test však nemôže zaručiť životnosť batérie zariadenia. Znamená to len, že batéria je momentálne stále použiteľná.
Elektrické napätie sa vzťahuje na prácu, ktorú vykoná elektrické pole na presun náboja 1 C (coulomb) z jedného bodu na vodiči do druhého.
Ako vzniká napätie?
Všetky látky pozostávajú z atómov, ktoré sú kladne nabitým jadrom, okolo ktorého krúžia menšie záporné elektróny vysokou rýchlosťou. Vo všeobecnosti sú atómy neutrálne, pretože počet elektrónov zodpovedá počtu protónov v jadre.
Ak sa však z atómov odoberie určitý počet elektrónov, budú mať tendenciu priťahovať rovnaký počet a vytvoria okolo seba pozitívne pole. Ak pridáte elektróny, objaví sa ich nadbytok a objaví sa negatívne pole. Formujú sa potenciály – pozitívne aj negatívne.
Pri ich interakcii vznikne vzájomná príťažlivosť.
Čím väčší je rozdiel – potenciálny rozdiel – tým silnejšie budú elektróny z materiálu s ich nadbytočným obsahom priťahované k materiálu s ich nedostatkom. Čím silnejšie bude elektrické pole a jeho napätie.
Ak spojíte potenciály s rôznymi nábojmi vodičov, vznikne elektrický - riadený pohyb nosičov náboja, ktorý sa snaží eliminovať rozdiel v potenciáloch. Na pohyb nábojov pozdĺž vodiča vykonávajú sily elektrického poľa prácu, ktorá je charakterizovaná pojmom elektrického napätia. 
V čom sa meria?
teploty;
Druhy napätia
Konštantný tlak
Napätie v elektrickej sieti je konštantné vtedy, keď je na jednej strane vždy kladný potenciál a na druhej strane záporný potenciál. Elektrický má v tomto prípade jeden smer a je konštantný.
Napätie v obvode jednosmerného prúdu je definované ako potenciálny rozdiel na jeho koncoch.
Pri pripájaní záťaže k obvodu jednosmerného prúdu je dôležité nezamieňať kontakty, inak môže zariadenie zlyhať. Klasickým príkladom zdroja konštantného napätia sú batérie. Siete sa používajú tam, kde nie je potrebné prenášať energiu na veľké vzdialenosti: vo všetkých druhoch dopravy - od motocyklov po kozmické lode, vo vojenskej technike, elektrickej energii a telekomunikáciách, pri núdzovom zásobovaní energiou, v priemysle (elektrolýza, tavenie v elektrických oblúkových peciach , atď.) .
striedavé napätie
Ak pravidelne meníte polaritu potenciálov alebo ich presúvate v priestore, elektrický sa bude rútiť opačným smerom. Počet takýchto zmien smeru za určitý čas vyjadruje charakteristika nazývaná frekvencia. Napríklad štandardných 50 znamená, že polarita napätia v sieti sa mení 50-krát za sekundu.
Napätie v striedavých elektrických sieťach je časovou funkciou.
Najčastejšie sa používa zákon sínusových kmitov.
To sa deje v dôsledku toho, čo sa vyskytuje v cievke asynchrónnych motorov v dôsledku rotácie elektromagnetu okolo nej. Ak rozšírite rotáciu v čase, získate sínusoidu.
Pozostáva zo štyroch vodičov - troch fázových a jedného neutrálneho. napätie medzi nulovým a fázovým vodičom je 220 V a nazýva sa fáza. Existujú aj medzifázové napätia, nazývané lineárne a rovnajúce sa 380 V (potenciálny rozdiel medzi dvoma fázovými vodičmi). V závislosti od typu pripojenia v trojfázovej sieti môžete získať buď fázové napätie, alebo lineárne napätie.
