Меню

Универсальная схема вольтметра для измерения постоянного напряжения

Электронные вольтметры постоянного тока

Электронные вольтметры постоянного тока представляют собой сочетание входного делителя, усилителя постоянного тока и измерительного механизма магнитоэлектрической системы с отсчетным устройством.

Упрощенная структурная схема электронного вольтметра постоянного тока:

ВД – входной делитель, служит для расширения пределов измерений. ВД несколько снижает входное сопротивление прибора и служит источником дополнительных погрешностей.

УПТ – усилитель постоянного тока, предназначен для повышения чувствительности вольтметра по напряжению. Является усилителем мощности входного сигнала для приведения в действие измерительного механизма магнитоэлектрической системы.

ИМ – измерительный механизм с отчетным устройством.

Основной недостаток — дрейф нуля – самопроизвольное изменение выходного сигнала.

где KВД — коэффициент преобразования входного делителя

KУПТ — коэффициент преобразования усилителя постоянного тока

SU — чувствительность измерительного механизма по измеряемой величине (напряжению)

UX — измеряемое напряжение

1. сравнительно большая относительная погрешность (1-5%);

2. необходимость в стабилизированном источнике питания;

3. влияние смены элементов в схеме преобразования на градуировку шкалы прибора

Электронные вольтметры переменного тока

Электронные вольтметры переменного тока для измерения напряжений в диапазоне частот от 1 герца до нескольких тысяч герц.

Импульсные электронные вольтметры предназначены для измерения одиночных и повторяющихся импульсных и импульсно-модулированных напряжений в диапазоне длительности от единиц наносекунд до десятков миллисекунд. Импульсные вольтметры применяются для измерения амплитудного значения напряжения переменного тока. Некоторые типы могут использоваться для измерения напряжения постоянного тока.

Основное отличие вольтметров переменного тока от вольтметров постоянного тока – наличие преобразователя переменного напряжения в постоянное. Этот преобразователь называется выпрямителем или детектором. В зависимости от него показания прибора могут быть пропорциональны среднему амплитудному либо действующему значению напряжения.

Электронные вольтметры переменного тока и импульсные вольтметры могут строиться по одной из схем:

Схемы различаются типом измерительного преобразования.

В вольтметрах первой модификации измеряемое переменное напряжение сначала преобразуется в постоянное напряжение, которое затем измеряется по схеме электронного вольтметра постоянного тока (УПТ и ИМ). Основной недостаток – низкая чувствительность.

В вольтметрах второй модификации измеряемое переменное напряжение сначала усиливается с помощью усилителя переменного тока, затем преобразуется в постоянное напряжение и измеряется по схеме электронного вольтметра постоянного тока. Вольтметры, выполненные по второй схеме, имеют более высокую чувствительность. Диапазон измеряемых напряжений может быть широким у обеих модификаций.

Читайте также:  Опасные величины электрического тока напряжение

Тип детектора и структурная схема определяют принадлежность вольтметров обеих модификаций к вольтметрам амплитудного, среднеквадратического и средневыпрямленного напряжений.

Селективные вольтметры – электронные вольтметры, на входе которых предусмотрены специальные настраиваемые устройства. Предназначены для измерения высокочастотных напряжений в присутствии помех.

Универсальные – предназначены для измерения напряжения на постоянном и переменном токе. Кроме того позволяют измерять значение постоянного тока, сопротивление на постоянном токе и некоторые конструкции позволяют измерять частоту.

Структурная схема электронного универсального вольтметра:

В – переключатель рода работ

П, ПR – преобразователи

RX – измеряемое сопротивление

В зависимости от положения переключателя рода работ В, вольтметр работает по схеме вольтметра переменного тока с преобразователем П (положение 1) или вольтметра постоянного тока (положение 2).

В универсальных (комбинированных) вольтметрах часто предусматривается возможность измерения сопротивления RX. В таких вольтметрах имеется преобразователь ПR, выходное напряжении которого зависит от неизвестного сопротивления RX. Шкала прибора градуируется в единицах сопротивления. При измерении резистор с неизвестным сопротивлением подключается к входным зажимам преобразователя, а переключатель рода работ устанавливается в положение 3.

Фазочувствительные вольтметры – предназначены для измерения значений комплексных составляющих вектора напряжения первой гармоники на выходе устройства по отношению к вектору входного напряжения.

Измерители отношения напряжений – определяют отношение двух напряжений постоянного или переменного тока.

Преобразователи напряжений – преобразуют один вид напряжения в другой (переменное в постоянное). Не имеют отчетного устройства и могут применяться в составе измерительных установок, либо с другими приборами.

Дата добавления: 2018-08-06 ; просмотров: 684 ; Мы поможем в написании вашей работы!

Источник



Электронные вольтметры

Электронные вольтметры (ЭВ) бывают постоянного и переменного тока, универсальные.

Вольтметры подразделяются на группы:

· В2 – постоянная тока;

· В8 – измеритель отношения и разности;

· В9 – преобразователи напряжения;

По принципу работы и устройства бывают: прямого преобразования и уравновешенного. Первые простые, но менее точные, вторые сложнее, но значительно точнее.

Читайте также:  Устройство для понижения напряжения до 220

Электронные вольтметры классифицируют по следующим признакам:

· по способу измерения — приборы непосредственной оценки и сравнения;

· по назначению – приборы постоянного, переменного, импульсного напряжений, универсальные и селективные;

· по характеру измеряемого напряжения – амплитудные (пиковые), действующего и среднего напряжений;

· по частотному диапазону – низкочастотные и высокочастотные.

Электронные вольтметр постоянного тока состоят из входного устройства (ВУ), усилителя постоянного тока (УПТ), измерительного механизма (ИМ).

Рис. 4.1 Структурная схема электронного вольтметра постоянного тока.

Измеряемое напряжение постоянного тока поступает на входное устройство, представляющее собой многопредельный высокоомный резисторный делитель напряжения. Сигнал с ВУ поступает на вход УПТ, который помимо функции усиления сигнала согласует высокое выходное сопротивление ВУ с малым сопротивлением рамки — делителя входного напряжения ИМ магнитоэлектрической системы. Входное сопротивление ЭВ составляет десятки мегаом, что снижает его влияние на объект измерения.

При измерении слабых сигналов начинается сказываться дрейф УПТ, поэтому в электронных микровольтметрах исключают УПТ, постоянный ток преобразуют с помощью модулятора в переменный и используют усилитель переменного напряжения.

Рис. 4.2 Структурная схема электронного вольтметра постоянного тока с модуляцией сигнала.

ВУ – входной делитель, предназначен для согласования с нагрузкой (с источником сигнала);

У – усилитель переменного тока для измерения слабых сигналов;

УПТ – усилитель постоянного тока, характеризуется дрейфом нуля, что ограничивает измерение сверхмалых сигналов;

ИМ – устройство отображения;

М — ДМ – модулятор – демодулятор сигнала;

Недостатком усилителей переменного тока является зависимость показаний от частоты сигнала.

Диапазон измеряемых напряжений составляет от микровольт до тысячи вольт; классы точности – 1,5; 2,5, шкала линейная.

Электронные вольтметры переменного тока используются для измерения переменного напряжения, изменяющегося в широком диапазоне по амплитуде и частоте (до гигагерц).

Структурная схема ЭВ может содержать выпрямитель (В), что позволяет существенно расширить частотный диапазон измеряемого сигнала.

Рис. 4.3 Структурные схемы электронных вольтметров переменного тока.

Элементная база современных ЭВ основана на использовании полупроводниковых устройств микроинтегрального исполнения.

Широко используются универсальные электронные вольтметры, предназначенные для измерения различных параметров электрической цепи постоянного (переменного) тока: и др. Такие устройства содержат в себе ряд дополнительных блоков, преобразующих измеряемый параметр в напряжение, которое затем измеряется.

Читайте также:  Стабилизатор напряжения донстаб снпто 14 схема

Рис. 4.4 Структурная схема универсального электронного вольтметра.

Импульсные вольтметры используются для измерения импульсных сигналов (амплитуды максимального значения) различной формы с высокой скважностью ( = 2 500, где — период, — длительность сигнала).

Принцип их работы основан на заряде конденсатора от стабилизированного источника и поддержание измеряемого сигнала неизменным во времени на уровне, соответствующем максимальному его значению. Для этого используют усилители с ООС.

Рис. 4.5 Структурная схема импульсного электронного вольтметра и его временные диаграммы.

Диапазон измерений по частоте у приборов данного типа составляет 20 Гц…1 ГГц, по напряжению 100 мВ…1000 В, класс точности 4,0…10,0. Недостатком прибора является зависимость показаний от формы сигнала.

Селективные электронные вольтметры предназначены для измерения действующих значений напряжений отдельной гармонической составляющих сигналов (периодических сигналов).

Принцип работы таких устройств основан на выделении отдельных гармоник из сигнала, например, с помощью перестраиваемого полосового фильтра или использования принципа гетеродина. Используются также безфильтровые методы спектрального анализа сигнала, в том числе, с использованием цифровой обработки сигналов.

Нужно учитывать, что идеальных фильтров и усилителей не существует, что приводит к искажению передаваемого сигнала, к погрешности его измерений.

Технологически удобно использовать не отдельные фильтры на каждую гармонику, а устройство, состоящее из смесителя сигналов (СМ), получаемых от фильтра полосовой частоты (УПЧ) и перестраиваемого генератора (Г). Перемножая эти сигналы, можно выделить (для гармонических сигналов) сигналы с разностной и суммарной частотами.

Рис. 4.6 Структурная схема селективного электронного вольтметра.

ИМ – измерительный механизм;

ВУ – входной усилитель;

СМ – смеситель частот;

УПЧ – усилитель промежуточной частоты.

При соблюдении условия , получим суммарный сигнал на выходе смесителя в виде:

С помощью УПЧ выделяют и усиливают сигнал разностной частоты, соответствующий огибающей биения колебаний , затем его детектируют и измеряют.

Достоинства: используется один фильтр (полосовой) разностной частоты и один перестраиваемый генератор.

Источник