Цифровий вольтметр є досить затребуваним приладом. Призначений він виключно для визначення напруги, яке є в електричному ланцюзі. Підключення цифрового вольтметра може здійснюватися двома способами. У першому варіанті він встановлюється паралельно ланцюга. Другий спосіб має на увазі приєднання приладу безпосередньо до джерела електроенергії. Особливість цифрових вольтметрів полягає в зручності використання. Додатково вони мають досить великий показник внутрішнього опору. Це вкрай важливо, оскільки даний параметр впливає на точність пристрою.
Які типи бувають?
Все вольтметри можна розділити по виду вимірюваної величини. Основними типами вважаються пристрої постійного, а також змінного струму. Перший вид, в свою чергу, ділиться на випрямні, а також квадратичні прилади. Додатково існують імпульсні вольтметри. Відмінною їх особливістю є вимір радіоімпульсних сигналів. При цьому виміри напруги вони можуть проводити як постійного, так і змінного струму.
Схема цифрового вольтметра
Звичайна схема цифрового вольтметра заснована на дискретних величинах. Важливу роль у ній відіграє вхідний пристрій. При цьому керуючий прилад взаємодіє з цифровим відліковим блоком через десяткові числа. Особливість вхідного пристрою полягає у високому делителе напруги. Якщо робота зводиться до визначення змінного струму, то воно працює як звичайний перетворювач. При цьому на виході виходить постійний струм.
У цей час центральний блок займається аналоговим сигналом. У даній системі він представлений у вигляді цифрового коду. Процес перетворення властивий не тільки вольтметрам, але і мультиметр. У деяких моделях пристроїв застосовується двійковий код. У такому випадку процес отримання сигналу значно спрощується, і перетворення відбувається значно швидше. Старі моделі вольтметрів працювали виключно з десятковими числами. При цьому проводилася реєстрація вимірювальної величини. Додатково схема цифрового вольтметра має в собі центральний блок, який відповідає за все важливі вузли приладу.
Цифрові перетворювачі вольтметрів
На сьогоднішній день існує безліч різних типів перетворювачів, які встановлюються в вольтметри. Найбільш поширеними вважаються времяімпульсние моделі. Додатково існують кодоімпульсной перетворювачі.
Відмінною їх особливістю від інших пристроїв є можливість займатися порозрядним уравновешиванием. У цей час частотно-імпульсні моделі такого привілею позбавлені. Однак з їх допомогою можна проводити просторове кодування, а це в деяких дослідженнях може бути вкрай важливим. Особливо це стосується вимірів напруги в закритих ланцюгах електрики.
саморобні вольтметри
Вольтметр (цифровий) своїми руками зробити можна. В першу чергу підбирають детектор, який призначений для визначення средневипрямленного значення. При цьому встановлюється він, як правило, поряд з перетворювачем змінного струму. Мінімум-напруга детектором визначається від 100 МВ, проте деякі моделі здатні розпізнавати силу струму до 1000 МВ. Додатково, для того щоб зробити вольтметр (цифровий) своїми руками, буде потрібно транзистор, який впливає на чутливість пристрою, а саме його поріг. Пов`язані вони з рівнем квантової амплітуди напруги. Ще на чутливість впливає дискретність приладу. Якщо напруга становить менше 100 МВ, то рівень опору неодмінно зростає і може скласти, в кінцевому рахунку, 10 Ом.
Опір електричної схеми
Опір, який утворюється в системі, залежить від кількості знаків в ланцюзі. В даному випадку слід розуміти, що шкали вольтметрів можуть сильно відрізнятися. Ставлення вимірюваної величини прямо пропорційно напрузі. Додатково потрібно враховувати перешкодозахищеність, яка також впливає на опір пристрою. Тут слід зазначити, що саме цифровий вбудований вольтметр відрізняється великими амплітудами.
В даному випадку це дуже впливає на виникнення перешкод в ланцюзі. Найбільш частою причиною різкого стрибка вважають неправильну роботу блоку живлення. При цьому середня частота пристрою може порушуватися. Таким чином, на вході в ланцюзі було, наприклад, 50 Гц, а на виході вийшло 10 Гц. Як результат, в сполучному проводі утворюється опір. Поступово це призводить до витоку, а відбувається це в місці, де знаходяться клеми. В даному випадку проблема може бути вирішена шляхом заземлення цієї ділянки. В результаті перешкоди переходять на вхідний ланцюг і частота в приладі стабілізується.
похибки вимірювань
Похибка вимірювань вольтметра безпосередньо пов`язана з джерелом живлення. При цьому слід враховувати напругу наведення на виході. Найчастіше перешкоди загального вигляду змінюють параметри опору. В результаті даний показник може значно зменшитися. На сьогоднішній день є три перевірених способи боротьби з різного роду перешкодами в вольтметрах. Перший прийом полягає в застосуванні проводів екранованого типу. При цьому вхід електричного кола дуже важливо ізолювати від обладнання.
Другий спосіб полягає в наявність інтегруючого елемента. В результаті період перешкоди можна значно зменшити. Нарешті, останнім прийомом прийнято вважати установку спеціальних фільтрів на вольтметри. Основним їх завданням є підвищення опору в електричному ланцюзі. В результаті амплітуда перешкоди на виході після блоку значно зменшується. Також слід зазначити, що багато систем перетворювачів здатні значно збільшити швидкість вимірювань. Однак при підвищенні продуктивності знижується точність реєстрації даних. В результаті такі перетворювачі можуть бути причиною великих перешкод в електричному ланцюзі.
кодоімпульсной вольтметри
Кодоімплульсний цифровий вольтметр змінного струму працює за принципом порозрядного врівноваження. При цьому до даних пристроїв можна застосувати метод компенсаційного вимірювання напруги. Процес розрахунку в свою чергу здійснюється за допомогою прецизійного подільника. Додатково розраховується опорна напруга в електричному ланцюзі.
В цілому, компенсований ток має кілька рівнів. Згідно квантової теорії, обчислення виробляють в двійковій-десяткового системі. Якщо використовувати двухразрядний цифровий вольтметр для автомобіля, то напруга розпізнається до 100 В. Весь процес при цьому здійснюється за командами. На особливу увагу в роботі заслуговує порівняння напруг. Засноване воно на принципі керуючих імпульсів, а відбуваються вони в системі через певні інтервали часу. При цьому є можливість проводити перемикання опору одного подільника.
В результаті на виході відбувається зміна граничної частоти. Одночасно є можливість підключати окреме пристрій для порівняння показників. Головне, не забувати враховувати розмір подільника в ланці. При цьому сигнал пристрою може не надходити. В результаті дані можна порівняти з положенням ключів. По суті, вони є кодом, який зчитується вольтметром.
Спрощена схема кодоімпульсной вольтметра-амперметра
Цифровий вольтметр-амперметр постійного струму схематично можна представити у вигляді взаємодіючих елементів електричного кола. Найбільш важливим є вхідний пристрій, який грає роль джерела опорного напруги. Таким чином, прецизійний дільник пов`язаний з приладом порівняння.
У свою чергу, механізми цифрового відліку показують опір електричного кола. Далі керуючі пристрої здатні безпосередньо взаємодіяти з вхідним приладом і проводити порівняння показників напруги мережі. Найбільш просто процес вимірювання можна представити у вигляді терезів. При цьому в системі часто бувають збої. Пов`язані вони по більшій мірі через неправильне порівняння.
точність вимірювань
Точність вимірювань вольтметра-амперметра безпосередньо пов`язана зі стабільністю опорного напруги. Додатково повинен бути врахований поріг прецизійного подільника у вхідному пристрої. Захист від перешкод в ланцюжку також береться до уваги. Для цього на самому початку електричного кола є фільтр. В результаті якість проведень лабораторних робіт можна значно поліпшити.
Вольтметри з времяімпульснимі типами перетворювачів
Дані типи вольтметрів використовують спеціальні перетворювачі, які вимірюють напругу тільки в певних інтервалах часу. При цьому враховуються імпульсні коливання в електричному ланцюзі. Додатково прораховується середня частота напруги в системі. Для її стабілізації, як правило, застосовується дискретний сигнал, який передається виходу перетворювача.
При цьому рахункові імпульси здатні значно скоротитися. На похибка вимірювання вольтметрів впливає безліч факторів. В першу чергу це стосується дискретизації сигналу. Також проблема може полягати в нестабільності частоти. Пов`язана вона з порогом чутливості електричного кола. В результаті порівняння напруги пристроєм здійснюється нелінійно.
Проста схема вольтметра-амперметра з перетворювачем
Цифровий вольтметр-амперметр з частотним перетворювачем включає в обов`язковому порядку генератор, який стежить за змінами напруги в електричному ланцюзі. При цьому вимір здійснюється поетапно з інтервалами. Генератор в електричному ланцюзі використовується лінійного типу. Для порівняння отриманих даних у пристрої є тригер. У свою чергу, для розрахунку частоти важливо використовувати лічильник, який приймає дискретний сигнал. Відбувається це на виході перетворювача вольтметра-амперметра. При цьому враховується величина граничної напруги.
Безпосередньо інформація надходить на вхід вольтметра-амперметра. На цьому етапі здійснюється процес порівняння, а коли виникає імпульс, то система фіксує нульовий рівень. Безпосередньо сигнал в вольтметрі-амперметр потрапляє на тригер, і в результаті на виході виходить позитивна напруга. Повертається імпульс в початкове положення тільки після проведення пристроєм порівняння. При цьому враховуються будь-які зміни граничної частоти, які сформувалися в даному проміжку часу. Також береться до уваги коефіцієнт перетворення. Розраховується він виходячи з показника сили сигналу.
Додатково у формулі мається рахунковий імпульс, який з`являється на виході генератора. В результаті напруга може відображатися тільки при наявності певних коливань, які виникають в електричному ланцюзі. В кінцевому рахунку, сигнал повинен дійти до виходу тригера і там рахуватися. При цьому кількість імпульсів фіксується в вольтметрі-амперметр. Як результат, спрацьовує індикатор, який сповіщає про наявність напруги.
Вольтметри подвійного інтегрування
Цифровий вольтметр постійного струму подвійного інтегрування працює за принципом періодичного повторення. При цьому повернення вихідного коду в ланцюзі здійснюється автоматично. Працює дана система виключно з постійним струмом. При цьому частота попередньо випрямляється і подається на вихідний пристрій.
Похибки дискретизації в вольтметрах не враховуються. Таким чином, можуть виникнути моменти розбіжностей рахункових імпульсів. В результаті на початок і кінець інтервалу один параметр може сильно відрізнятися. Однак, як правило, похибка не є критичною через роботу перетворювача.
Особлива проблема полягає саме в шумовий перешкоди. В результаті вона здатна значно викривити показник напруги. В кінцевому рахунку, це знаходить своє відображення у величині імпульсу, а саме його тривалості. Таким чином, серед цифрових вольтметрів дані типи не користуються великою популярністю.
