Вольтметри. Електроні вольтметри
Вольтметри. Електронні вольтметриЕлектронні вольтметри складають найбільш численну групу серед радіовимірювальних приладів. Ці вольтметри мають великий опір як на низьких, так і на високих частотах, високу чутливість, споживають малу потужність від вимірювального кола, придатні для вимірювання середніх випрямних, середніх квадратичних і максимальних значень змінних напруг та імпульсних сигналів тривалістю, починаючи з наносекунд.Електронні вольтметри за родом вимірюваної напруги поділяють на види: В2 вольтметри постійної напруги; В3 вольтметри змінної напруги; В4 вольтметри імпульсної напруги; В6 селективні вольтметри; В7 універсальні вольтметри; В8 вимірювачі відношення напруг та їх різниці.6.10.1. Електронні вольтметри постійної напругиЕлектронні вольтметри постійної напруги дозволяють вимірювати постійні напруги від мікровольт до 1 В, а з зовнішнім подільником напруги до 300 В. Будова вольтметрів досить проста, вони містять подільник напруги (ПН), емітерний повторювач (ЕП), підсилювач постійного струму (ППС), магнітоелектричний мікроамперметр на 50...500 мкА та джерело живлення (ДЖ) (рис. 6.30). Часто на вході вольтметра вмикають фільтр нижніх частот (ФНЧ), який дозволяє ослаблювати змінну складову завади.Рис. 6.30. Структурна схема електронного вольтметра постійного струмуПодільник напруги ПН, призначений для розширення межі вимірювань, повинен мати високий вхідний опір і стабільний коефіцієнт передачі. Підсилювач постійної напруги ППС є одним із найвідповідальніших елементів вольтметра. Від стабільності його коефіцієнта підсилення залежать метрологічні характеристики вольтметра. Крім того, на точність показів вольтметра істотно впливає дрейф нуля ППС, причинами якого є нестабільність напруги ДЖ, зміна параметрів транзисторів та інших елементів схеми. Тому в сучасних вольтметрах здебільшого використовують ППС, побудовані за схемою модулятор підсилювач змінного струму П демодулятор (рис. 6.30), дрейф нуля яких практично відсутній. Відносна основна похибка вольтметрів залежно від рівня вимірюваної напруги знаходиться в границях 0,5...6 %. Складовою основної похибки є нестабільність коефіцієнтів передачі ПН і ФНЧ, коефіцієнта підсилення ППС, а також похибка магнітоелектричного мікроамперметра. Причинами додаткових похибок є зміна температури навколишнього середовища і коливання напруги живлення.6.10.2. Електронні вольтметри змінної напругиСтруктурно електронний вольтметр змінної напруги відрізняється від вольтметрів постійної напруги наявністю вимірювального перетворювача змінної напруги в пропорційну постійну напругу (або в пропорційний постійний струм). Залежно від місця вмикання перетворювача (до або після підсилювача) відрізняють вольтметри типу перетворювач-підсилювач і типу підсилювач-перетворювач. У першому випадку вимірювана напруга спочатку перетворюється в постійну, а потім підсилюється підсилювачем постійного струму й вимірюється магнітоелектричним приладом. У другому випадку змінна напруга підсилюється підсилювачем змінного струму, а після цього перетворюється в постійну напругу. Вольтметри типу перетворювач-підсилювач характеризуються широким частотним діапазоном від 20 Гц до 1000 МГц, але обмеженою чутливістю; вольтметри типу підсилювач-перетворювач є більш чутливими і дозволяють вимірювати напругу від 3 мкВ до 300 В, проте в дещо обмеженій смузі частот.Перетворювач є найважливішим елементом вольтметра, який в основному визначає його метрологічні характеристики. Вихідна напруга перетворювача може бути пропорційною максимальному, середньому випрямному або середньому квадратичному значенню вхідної напруги. Згідно з цим відрізняють вольтметри максимальних (амплітудних) значень, вольтметри середніх випрямних значень та вольтметри СКЗ.Електронні вольтметри максимальних значень виконуються за схемою перетворювач-підсилювач (рис. 6.31,а). Функції перетворювача змінної напруги в постійну виконують амплітудні детектори з відкритим входом, закритим входом та їх комбінації.Рис. 6.31. Електронний вольтметр максимальних значень: а структурна схема; б, в принципові схеми і часові діаграми детекторів з відкритим і закритим входом відповідноДетектор з відкритим входом (рис. 6.31,б) працює так. Конденсатор С через діод Д заряджається практично до максимального значення вхідної напруги uвх. У моменти часу діод Д закривається і конденсатор С розряджається через резистор R. В інтервалах часу конденсатор підзаряджується до напруги . Ємність С конденсатора і опір R резистора вибирають такими, щоб стала часу кола розряджання була набагато більшою максимального періоду зміни вхідної напруги. При виконанні цієї умови за час закритого стану діода конденсатор не встигає помітно розрядитися і вихідна напруга детектора Uвих залишається практично постійною та рівною і приблизно дорівнює , тобто Uвих .У детектора з закритим входом (рис. 6.31,в) конденсатор С заряджається майже до максимального значення: . Вихідна напруга детектора визначається як різниця напруги на конденсаторі С та вхідного синусоїдного сигналу :.Отже, напруга на виході детектора є пульсуючою, тому між детектором та підсилювачем постійного струму вмикається ФНЧ , який пропускає лише сталу складову .Вхідним елементом електронного вольтметра є подільник напруги. Коефіцієнти передачі подільника вибирають такими, щоб відношення номінальних напруг двох суміжних меж вимірювання дорівнювало , що відповідає 10 дБ. Якщо взяти напругу на мінімальній межі вимірювання 100 мВ, то для наступних меж одержимо 316 мВ; 1,0; 3,16; 10; 31,6; 100; 316 В. Звичайно межі вимірювання вибирають кратними 3 та 10. Тому довжина робочої частини шкали межі, кратної 3, дещо менша, ніж на межах, кратних 10.Підсилювачі постійного струму вольтметрів максимальних значень не відрізняються від таких самих підсилювачів вольтметрів постійної напруги і до них ставляться ті самі вимоги. Вони повинні мати стабільний коефіцієнт підсилення та...
Другие файлы:
Методи і способи вимірювання діагностичних параметрів
Величина напруги, що вимірюється в різних точках електричних кіл електрообладнання автомобіля, розглядається як діагностичний параметр. Для вимірюванн...
Розробка блоку інформаційно-вимірювальної системи для вимірювання частоти і середнього значення напруги
Цифрові частотоміри, магнітоелектричні вольтметри: загальна характеристика та функціональні особливості. Складання структурної схеми приладу, розрахун...
Вимірювання електричних струмів і напруг
Прилади для вимірювання напруги. Амперметри і вольтметри для кіл підвищеної частоти. Вимірювання електричного струму. Заходи безпеки під час роботи з...
Призначення і принцип дії цифрового вольтметру
Найбільш зручними в експлуатації приладами для вимірювання напруги є цифрові вольтметри. Вони можуть вимірювати як постійні, так і змінні напруги. Кла...
Основи електричних вимірювань
У цьому підручнику розглянуто будову і використання електричних приладів та перетворювачів неелектричних величин на електричні, призначених для вимір...
