De noodzaak om een ​​voltmeter te gebruiken ontstaat bij de meeste huiseigenaren, autoliefhebbers en niet te vergeten radioamateurs. Bepaal de aanwezigheid van spanning in thuisnetwerk als er geen licht in huis is, meet dan de spanning batterij in het geval van ontlading, pas dan de structuur aan die door een radioamateur is samengesteld - in al deze situaties kan men niet zonder het gebruik ervan.

Alle voltmeters kunnen worden onderverdeeld op basis van: werkingsprincipe, doel, toepassingsmethode en ontwerp.

Op basis van het werkingsprincipe zijn apparaten verdeeld in groepen:

• Elektromechanische voltmeters.
• Elektronische voltmeters.

Laten we elke groep specifiek bekijken.

Elektromechanische en elektronische voltmeters

Deze meetinstrumenten zijn apparaten directe conversie. De gemeten waarde daarin wordt direct omgezet in meetwaarden op de schaal van het leesapparaat. Het is bedoeld voor visuele beoordeling van de gemeten spanning.

De schaal lijkt op reeks markeringen met cijfers en vormt het stationaire deel van het apparaat. De afstand tussen twee aangrenzende markeringen is de schaalverdelingswaarde. Schalen kunnen lineair en niet-lineair zijn, eenzijdig (de markering “0” bevindt zich aan het begin) en dubbelzijdig (de markering “0” bevindt zich in het midden). Meestal wordt op de schaal een getal geschreven dat de nauwkeurigheidsklasse van het apparaat aangeeft.

Het bewegende deel van het apparaat bestaat uit een frame dat zich tussen de polen van een permanente magneet bevindt. Er vloeit stroom door de framewikkeling. Aan het beweegbare frame is een pijl gekoppeld, door de grootte van de afbuighoek waarvan u een schaal kunt gebruiken om de waarde van de gemeten parameter te schatten. Deze hoek is rechtstreeks afhankelijk van de stroom die door de framewikkeling vloeit, en dus van de spanningswaarde die wordt gemeten.

Dergelijke apparaten worden gebruikt om te meten magneto-elektrische methode. Het wordt meestal gebruikt in elektromechanische instrumenten om verschillende fysieke grootheden te meten.

Opgemerkt moet worden dat dergelijke apparaten zelden afzonderlijk worden gebruikt. Meestal zijn ze dat wel integraal onderdeel apparaten met een complexer circuitontwerp.

Naast de magneto-elektrische meetmethode worden andere gebruikt in elektromechanische apparaten: elektromagnetische, elektrodynamische, ferrodynamische, thermo-elektrische en rectificatiemethode.

Op basis van de vereisten voor spanningsmeters verdient het gebruik van deze apparaten meer de voorkeur dan elektromechanische apparaten. En deze vereisten zijn als volgt: het verminderen van de methodologische meetfout.

Een voltmeter wordt gebruikt om spanningen op verschillende punten in een circuit te meten. parallel aangesloten op het te meten circuit. Daarom mag het gebruik ervan niet vertekenend zijn echte foto. Het mag daarom geen deel van het circuit omzeilen ingangsimpedantie moet groot zijn (idealiter neigend naar oneindig).

Elektronische voltmeters kunnen in twee groepen worden verdeeld. De ene bestaat uit analoge apparaten, de andere is digitaal. Het verschil tussen beide ligt in de vorm van het verstrekken van informatie over de meetresultaten.

Mogelijke analogen

De ingangsspanning, waarvan de waarde moet worden gemeten, wordt aan het schaalapparaat geleverd. Het is ontworpen als een weerstandsdeler met meerdere limieten hoge klasse nauwkeurigheid. Het aantal weerstanden komt overeen met het aantal spanningsmeetbereiken.

Na de weerstandsdeler gaat het signaal naar de versterker gelijkstroom(UPT). Het doel ervan is ingangsspanning verhogen, doorgegeven door de scheidingslijn, tot de vereiste waarde voor normale werking apparaten weergeven. De UPT is ook nodig om de ingangsweerstand van het apparaat te vergroten en deze af te stemmen op de wikkeling met lage weerstand van het indicatorframe van het magneto-elektrische systeem.

Het ontwerp van het elektromechanische apparaat, waarmee de gemeten spanningswaarde wordt gemeten in analoge voltmeters, werd hierboven besproken.

De hoge ingangsimpedantie van dit apparaat wordt voornamelijk bepaald door het UPT-circuit. Er wordt op grote schaal gebruik gemaakt van transistors die zijn aangesloten volgens een emittersignaalvolgcircuit, of veldeffecttransistors.

De nauwkeurigheid van analoge voltmeters wordt bepaald door de nauwkeurigheidsklasse van de weerstanden van het invoerapparaat en de nauwkeurigheidsklasse van de microampèremeterkop, langs de pijl waarvan de gemeten spanning wordt afgelezen.

Voor het meten van kleine spanningen leidt het gebruik van een gelijkstroomversterker in de apparaatschakeling niet altijd tot voldoende meetnauwkeurigheid.

In millivoltmeters worden metingen gedaan aan wisselstroom. De DC-ingangsspanning wordt met behulp van een eigen modulator omgezet naar AC. De AC-versterker heeft beste eigenschappen in termen van lineariteit, nuldrift, winst, die enigszins afhankelijk is van de temperatuur. Na versterking wordt de wisselspanning gedetecteerd. Stabiel rechtgetrokken constante spanning gaat naar het elektromechanische apparaat van de wijzer.

Als u wisselspanning met een voltmeter moet meten, verandert het circuit. Er zijn twee soorten regelingen.

In één wordt de ingangsspanning gedetecteerd en vervolgens versterkt door een gelijkstroomversterker.

In circuits met een ander ontwerp wordt de ingangswisselspanning eerst versterkt door een AC-versterker. Hierna wordt het signaal door de detector gelijkgericht.

Afhankelijk van de vereisten voor de meetresultaten wordt er voor het ene of het andere circuitontwerp gekozen.

De eerste optie wordt gebruikt als er moet worden ingemeten breed bereik frequenties (van 10 Hz tot 1000 MHz).

De tweede constructieoptie wordt gebruikt bij het meten van zeer kleine wisselspanningen (eenheden van microvolt).

Digitale voltmeters

Meters van dit type geven tijdens de verwerking de ingangsspanning weer in de vorm van stappen (discrete waarden). De waarde ervan wordt digitaal weergegeven op de apparaatindicator.

Het invoerapparaat (ID) bepaalt de schaal ingangssignaal, het filtert tegen interferentie. Bij het meten AC-spanning het wordt rechtgetrokken. Het VU-circuit bevat dus een spanningsdeler, een netwerkruisfilter en een signaalversterker.

Een filter is nodig om de meetnauwkeurigheid te verbeteren, omdat het interfererende signaal kan worden waargenomen als nuttig signaal en na de bemonstering zal de uitgangsindicator cijfers weergeven die niet overeenkomen met de gemeten waarde van het nuttige ingangssignaal.

“Geavanceerde” modellen beschikken bovendien over apparaten die automatisch de polariteit en meetgrenzen selecteren.

Analoog-digitaalomzetter(ADC) vertegenwoordigt de spanning aan de ingang van het apparaat in de vorm van een tijdsinterval, waarvan de duur afhangt van de waarde ervan. Dit interval wordt gevuld met pulsen die worden gegenereerd door de eigen generator van de voltmeter. De teller telt de opdrachten van het bedieningsapparaat en verschijnt op het digitale display van het apparaat. digitale waarde grootte evenredig met het aantal pulsen.

Sinds elektronische componenten VU's hebben een aanzienlijke ingangsweerstand; digitale voltmeters hebben zeer weinig invloed op de weerstand van het gedeelte van het circuit waarop de meting wordt uitgevoerd. De nauwkeurigheid van hun metingen is veel hoger dan die van alle voorgaande voltmeters.

Het werken met het apparaat is veel eenvoudiger geworden. Het is niet nodig om te produceren aanvullende herberekening de verkregen waarde rekening houdend met de geselecteerde schaal en de ingestelde vermenigvuldiger (zoals bij analoge voltmeters). Maar de eisen aan de kwaliteit van de voedingsspanning zijn zeer hoog.

Belangrijkste kenmerken van apparaten

Hoe meer interne weerstand voltmeter, hoe minder de invloed ervan op het gemeten circuit. Daarom hebben apparaten met een hogere ingangsimpedantie een grotere nauwkeurigheid bij het uitvoeren van metingen.

Om de mogelijkheden van het apparaat en de voordelen ervan in vergelijking met andere te evalueren en een definitieve conclusie te trekken over de mogelijkheid om het te kopen, moet u het aandachtig lezen technische parameters, waaronder:

• interne weerstand van de voltmeter;
• bereik van spanningen gemeten door een voltmeter;
• AC-spanningsfrequentiebereik;
• meetfout van het apparaat.

Er moet rekening worden gehouden met het bereik op basis van de spanningswaarden waarmee moet worden omgegaan. Met de meeste voltmeters kunt u spanningen meten van enkele tientallen millivolt tot honderden volt. Dit bereik is voor veel gebruikers zeer acceptabel. De uitzonderingen zijn millivoltmeters en kilovoltmeters met een groter bereik.

De fout wordt weergegeven mogelijke afwijking gemeten waarde van de referentiewaarde. Bepaald in de fase van fabriekstests van het apparaat. Uitgedrukt als een percentage of een fractie van een procent.

Al deze parameters worden gepresenteerd in de beschrijving van een specifiek apparaat.

Zelfgemaakte apparaten

Hoe je met je eigen handen een voltmeter maakt, waar hij voor is, hoe hij werkt, hoe een voltmeter is aangesloten, hoe je een voltmeter gebruikt - dit is een onvolledige lijst met vragen die beginnende radioamateurs hebben en gewone gebruikers. Het werkingsprincipe van een voltmeter of het werkingsprincipe van een voltmeter werd eerder besproken bij het overwegen van de verschillende typen en typen.

Tegen zeer weinig kosten je kunt het zelf maken. Het belangrijkste onderdeel is een meetklok. De weegschaal bevat een spanningssymbool - Latijnse brief"V". Uiteraard is het raadzaam om een ​​voltmeter te hebben met het benodigde meetbereik. Aan de linkerkant van de schaal moet er een markering "O" staan, en aan de rechterkant moet er een getal staan ​​dat de maximale spanningswaarde aangeeft die door dit apparaat wordt gemeten.

Deze waarde wordt bepaald door de grootte van de extra weerstand die zich in de behuizing van het voltooide apparaat bevindt en de stroom van de volledige afbuiging van de microampèremeternaald.

Vaak is het tijdens het werk nodig om spanningswaarden in een breed bereik te meten. Om een ​​acceptabele nauwkeurigheid te garanderen, is het noodzakelijk om één gemeenschappelijke schaal te gebruiken met een reeks extra weerstanden. Hun aantal hangt af van de spanningswaarden die tijdens bedrijf moeten worden gemeten.

Het gebruik van extra weerstanden maakt het mogelijk om spanningen te meten waarvan de waarden groter zijn dan het laatste cijfer van de schaal. Om spanningen met lagere waarden met voldoende nauwkeurigheid te meten, is het noodzakelijk om een ​​apparaat met een nummer te vinden maximale waarde schalen met een kleinere waarde of maak de bestaande opnieuw door de waarde van de extra weerstand in de behuizing van het apparaat te wijzigen.

De ingangsweerstand van een wijzervoltmeter wordt geschat door de relatieve (specifieke) weerstandsindicator. De meeteenheid is kOhm/V. Dat is voor verschillende betekenissen gemeten spanning, zal de ingangsweerstand van het apparaat anders zijn. Vandaar de conclusie: de hoogste meetnauwkeurigheid komt overeen rechterkant schubben. De interne weerstand van de voltmeter is hier van groter belang en de aansluiting ervan minder negatieve impact voor de werking van de schakeling. Het is noodzakelijk om een ​​apparaat met een grotere waarde te kiezen weerstand.

Als je wisselspanning moet meten, dan met een kleine complicatie van het circuit zelfgemaakt apparaat dit probleem kan ook opgelost worden. De ingangsspanning moet gelijkgericht en unipolair gemaakt worden.

Voor normale werking van de microampèremeter van het apparaat mag de stroom slechts in één richting door de wikkeling van het apparaatframe stromen (de aansluitingen van het apparaat zijn gemarkeerd met "+" en "-"). Alleen in dit geval zal de instrumentnaald afwijken. Rectificatie kan een halve golf of een volledige golf zijn. Dit is afhankelijk van het geselecteerde gelijkrichtcircuit. Bij het bepalen van de werkelijke spanningswaarde deelt u de meetwaarden van de meetklok door ongeveer 3 (halve gelijkrichting) of 1,5 (dubbele gelijkrichting).

Deze tips helpen beginners die voor het eerst een voltmeter bij hun werk moeten gebruiken. Er zijn er maar een paar:

• Een voltmeter aansluiten.
• Behoud de polariteit.

De polariteit van de aangesloten voltmetermeetsnoeren moet overeenkomen met de polariteit van de spanning aangegeven op het diagram.

De voltmeter moet altijd parallel worden aangesloten op het te meten circuit. Dit verschilt van een ampèremeter, die op een opening is aangesloten. Voor een dubbelfasige AC-gelijkrichtschakeling kan de polariteit van de meetsnoeren worden genegeerd. De sondes moeten zo worden vastgehouden dat uw handen alleen het geïsoleerde deel ervan raken.

Een voltmeter is een apparaat dat wordt gebruikt voor het meten van spanningen tot 1000 V in DC- en AC-netwerken met industriële frequentie en wordt gebruikt in informatiemeetsystemen. Een kwaliteitsvoltmeter heeft een extreem hoge, oneindige weerstand. Dankzij de hoge weerstand van het apparaat wordt een optimale meetnauwkeurigheid bereikt.

Het apparaat is ontworpen voor logische en wiskundige verwerking van metingen.

Soorten voltmeters

Er zijn twee soorten voltmeters:

Als digitale instrumenten worden gekenmerkt door nauwkeurigheid van metingen, kunnen analoge (pijl) voltmeters reageren op minimale afwijkingen van parameters die niet door een digitale tester worden bepaald.

1. Draagbare (of draagbare) voltmeters zijn ontworpen om de spanning in het netwerk te controleren (testen). In de meeste gevallen is dit apparaat inbegrepen in het ontwerp van de tester. Er zijn wijzer- of digitale instrumenten; naast het meten van spanning, meten ze belastingsstromen, temperaturen, circuitweerstand, enz.
2. Stationaire voltmeters worden op het dashboard in elektrische verdeelpanelen geïnstalleerd. Ze zijn ontworpen om de werking van apparatuur te controleren. Stationaire voltmeters zijn van het elektromagnetische type.

Classificatie

De apparaten verschillen in hun werkingsprincipes; ze kunnen elektronisch of elektromechanisch zijn.

Afhankelijk van hun beoogde doel zijn de apparaten gepulseerd en meten ze AC- en DC-netwerken.

Hoe een voltmeter aan te sluiten

De voltmeter is parallel aan de spanningsbron en de belasting op het circuit aangesloten. Dit wordt gedaan zodat de hoge weerstand die in het apparaat wordt gebruikt de metingen niet beïnvloedt. De stroom die door het apparaat vloeit, moet minimaal zijn.

Rijst. Nr. 1. Schema voor het aansluiten van een voltmeter op een netwerk.

Specificaties voltmeter

De voltmeter kan normaal functioneren bij luchttemperaturen niet hoger dan 25-30 ºC en een relatieve vochtigheid tot 80% bij atmosferische druk 630-800 mmHg. Spanning 220 V (frequentie tot 400 Hz), netfrequentie 50 Hz. De meting wordt aanzienlijk beïnvloed door de vorm van de voedingsspanningscurve: een sinusoïde met een harmonische coëfficiënt van maximaal 5%.

De mogelijkheden van het apparaat worden beoordeeld aan de hand van de volgende indicatoren:

1. Weerstand.
2. AC-spanningslimieten.
3. Bereik van gemeten spanningswaarden.
4. Meetnauwkeurigheidsklasse.

Werkingsprincipe van het apparaat

De basis van de werking van de voltmeter is de analoog-naar-digitaal-conversiemethode. Zo meten de converters die in het ontwerp van het B7-35-apparaat zijn geïnstalleerd de grootte van AC- en DC-spanning (evenals weerstand, stroom), zetten de gemeten waarde om in een genormaliseerde spanning en gebruiken vervolgens een ADC in een digitale code.

Het functionele diagram van de digitale tester werkt met 4 converters:

1. Schaalomzetter.
2. Omvormer van AC- en DC-stroom naar spanning.
3. Een laagfrequent apparaat dat wisselspanning omzet in gelijkstroom.
4. Weerstand tegen spanningsomvormer.

Rijst. Nr. 2. Digitaal voltmetercircuit

AC-voltmeter

Elektronische breedbandvoltmeters die in AC-netwerken worden gebruikt, hebben dat wel ontwerpkenmerken en de graduatie die alleen voor hen eigen is. Het effect op het gemeten circuit is afhankelijk van invoerparameters: actieve ingangsweerstand (Rv) (in dit geval moet deze de hoogste zijn), ingangscapaciteit (Cv) (deze moet minimaal zijn) en inductantie (Lpr) (samen met de capaciteit een seriële oscillerend circuit, die verschilt in resonantiefrequentie).

Rijst. Nr. 3. Aansluitschema voltmeter

Weerstandsmeting

Voor het meten van weerstand is een voltmeter met lage weerstand en een weerstand van maximaal 15 ohm geschikt, wat wordt uitgevoerd met behulp van de formule:

Rx = Ri * (U1/U2 - 1).

De formule maakt gebruik van de weerstand Rv (voltmeter) en 1 en 2 metingen van het apparaat. De nauwkeurigheid van de meting komt niet noodzakelijkerwijs overeen met de werkelijkheid, omdat bij de meting geen rekening wordt gehouden met de interne weerstand. Een nauwkeuriger resultaat kan worden bereikt door de formule te gebruiken:

Rx = (Rв + r) * (U1/U2 - 1), waarbij r de interne weerstand is.

Bij het meten moet elke volgende weerstand groot zijn en worden uitgevoerd met een registratie van elke meting.

Om erachter te komen welke spanning het apparaat aangeeft, moet u zich laten leiden door de voltmeterschaal en de deelwaarde. Het wordt bepaald door de maximale limiet van de gemeten waarde, gedeeld door het aantal schaalverdelingen.

Voltmeter, wat is dat? Allereerst is dit een apparaat dat dient als meetapparaat spanningswaarden tot 1000V in DC- en AC-netwerken, industriële frequenties en worden gebruikt in informatie- en meetsystemen. Een ideale voltmeter heeft vanwege de hoge weerstand van het apparaat een extreem hoge, oneindige weerstand hoge precisie en brede gebruiksmogelijkheden.

Het apparaat is ontworpen om wiskundige en logische verwerking van metingen mogelijk te maken.

Soorten voltmeters

Er zijn twee soorten voltmeters:

1. Draagbare of draagbare voltmeters, bedoeld voor het controleren (testen) van de spanning in het netwerk. In de regel is een dergelijk apparaat opgenomen in het ontwerp van de tester; er zijn naast het meten van de spanning ook digitale of aanwijsapparaten, deze vervullen de functie van het meten van belastingsstromen, circuitweerstand, temperatuur, enz.
   Als digitale instrumenten zich onderscheiden door de nauwkeurigheid van hun metingen, dan soorten voltmeters, gerelateerd aan analoge (aanwijzer) apparaten, kunnen reageren op de kleinste afwijkingen van parameters die niet door een digitaal apparaat worden bepaald.
2. Stationaire apparaten zijn geïnstalleerd dashboards in elektrische distributiepanelen om de werking van apparatuur te regelen, behoren deze apparaten tot het elektromagnetische type.

Classificatie van voltmeters

De apparaten verschillen in hun werkingsprincipe; ze zijn elektromechanisch en elektronisch.

Afhankelijk van hun beoogde doel zijn de apparaten gepulseerd en meten ze DC- en AC-netwerken.

Hoe een voltmeter aan te sluiten

De voltmeter is parallel aangesloten op de belasting en de spanningsbron Dit wordt gedaan zodat de hoge weerstand die in het apparaat wordt gebruikt de meetwaarden van het apparaat niet beïnvloedt. De hoeveelheid stroom die door het apparaat vloeit, moet minimaal zijn.

Specificaties voltmeter

Normale werking van de voltmeter is mogelijk bij een luchttemperatuur van maximaal 25 - 30 o C met een relatieve luchtvochtigheid tot 80% bij een atmosferische druk van 630 - 800 mm Hg. Kunst. Netfrequentie 50 Hz en spanning 220V (frequentie tot 400 Hz). De meting wordt sterk beïnvloed door de vorm van de AC-voedingsspanningscurve: een sinusoïde met een harmonische coëfficiënt van niet meer dan 5%.

De mogelijkheden van het apparaat worden beoordeeld aan de hand van de volgende indicatoren:

1. Apparaatweerstand.
2. Bereik van gemeten spanningswaarden.
3. Meetnauwkeurigheidsklasse.
4. Frequentielimieten voor wisselspanning.

Werkingsprincipe van het apparaat

De voltmeter is gebaseerd op de methode van analoog-naar-digitaal-conversie met push-pull-integratie. Laten we de werking van het apparaat bekijken aan de hand van het voorbeeld van V7-35. Converters die in de constructie zijn geïnstalleerd en die DC- en AC-spanningswaarden, stroomsterkte en weerstand meten, worden omgezet in een genormaliseerde spanning en, bij gebruik van een ADC, omgezet in een digitale code.

Het functionele diagram van een digitale voltmeter werkt met behulp van 4 converters:

1. Schaalomzetter.
2. Een laagfrequent apparaat dat wisselstroom omzet in gelijkstroom.
3. Omvormer van gelijk- en wisselstroom naar spanning.
4. Weerstand tegen spanningsomvormer.

AC-voltmeter

Breedband elektronische voltmeters die in AC-netwerken worden gebruikt, hebben hun eigen ontwerpkenmerken en schaalverdelingen die uniek zijn voor hen. De mate van invloed op de gemeten schakeling tijdens onderzoek is afhankelijk van de complexe inputparameters, dit is: input actieve weerstand(Rв), in dit geval moet de weerstand de hoogste zijn, de ingangscapaciteit (Cв), deze moet zo klein mogelijk zijn, en de inductantie (Lpr), samen met de capaciteit, creëert een serie-oscillerend circuit, dat zich onderscheidt door zijn resonante frequentie.

Weerstand meten met een voltmeter

Een voltmeter met lage weerstand en een weerstand van niet meer dan 15 ohm is geschikt voor het meten van weerstand en wordt uitgevoerd met behulp van de formule:

Rx = Ri * (U1/U2 – 1)

De formule maakt gebruik van de weerstand van de voltmeter Rv, evenals 1 en 2 metingen van de voltmeter. De nauwkeurigheid van de meting komt niet altijd overeen met de werkelijkheid, omdat de meting wordt uitgevoerd zonder rekening te houden met de interne weerstand van het apparaat. Bij gebruik van de formule wordt een nauwkeuriger resultaat bereikt :

Rx = (Rв + r) * (U1/U2 - 1), interne weerstand - r.

Bij het meten moet elke volgende weerstand groter zijn dan de weerstand van de voltmeter en zal worden uitgevoerd bij elke geregistreerde meting.

Om te bepalen welke spanning de voltmeter aangeeft, laten ze zich leiden door de voltmeterschaal, waarbij gebruik wordt gemaakt van de deelwaarde van het apparaat. Deze wordt bepaald door de bovengrens van de gemeten waarde, die wordt gedeeld door het aantal schaalverdelingen.

Aanvankelijk waren voltmeters en ampèremeters alleen mechanisch, en pas vele jaren later, met de ontwikkeling van de micro-elektronica, begonnen digitale voltmeters en ampèremeters te worden geproduceerd. Maar zelfs nu zijn mechanische meetinstrumenten populair. Ze zijn, vergeleken met digitale, bestand tegen interferentie en bieden meer visuele representatie over de dynamiek van de gemeten grootheid. Hun interne mechanismen blijven vrijwel hetzelfde als de canonieke magneto-elektrische mechanismen van de eerste voltmeters en ampèremeters.

In dit artikel zullen we kijken naar het ontwerp van een typisch aanwijsinstrument, zodat elke beginner de basisprincipes van de werking van voltmeters en ampèremeters kan begrijpen.

Bij zijn werking maakt het wijzermeetapparaat gebruik van het magneto-elektrische principe. Een permanente magneet met uitgesproken poolstukken is vast bevestigd. Tussen deze polen bevindt zich een stationaire stalen kern, zodat in de lucht een ringvormige spleet tussen de kern en de poolstukken van de magneet ontstaat.

In de opening wordt een beweegbaar aluminium frame gestoken, waarop met een zeer dunne draad een spoel wordt gewikkeld. Het frame is bevestigd op assen en kan samen met de haspel draaien. De instrumentwijzer is met spiraalveren aan het frame bevestigd. Via de veren wordt stroom aan de spoel toegevoerd.

Wanneer een stroom I door de spoeldraad gaat, zal er, omdat de spoel in een magnetisch veld wordt geplaatst en de stroom in zijn geleiders loodrecht op de magnetische veldlijnen in de opening vloeit, hierop worden ingewerkt door een roterende kracht van de spoeldraad. magnetisch veld. De elektromagnetische kracht zal een koppel M creëren, en de spoel zal, samen met het frame en de pijl, over een bepaalde hoek α roteren.

Omdat de magnetische veldinductie in de opening constant is (de magneet is constant), zal het koppel altijd evenredig zijn met de stroom in de spoel, en de waarde ervan zal afhangen van de stroom en van de constante ontwerpparameters van dit specifieke apparaat (c1 ). Dit moment is gelijk aan:

Het tegenmoment dat verhindert dat het frame draait, veroorzaakt door de aanwezigheid van veren, zal evenredig zijn met de draaihoek van de veren, dat wil zeggen de rotatiehoek van de pijl die verband houdt met het bewegende deel:

De rotatie zal dus doorgaan totdat het moment M gecreëerd door de stroom in het frame gelijk is aan het reactiemoment Mpr van de veren, dat wil zeggen totdat er evenwicht ontstaat. Op dit moment stopt de pijl:

Het is duidelijk dat de draaihoek van de veren evenredig zal zijn met de framestroom (en de gemeten stroom), om deze reden hebben de apparaten van het magneto-elektrische systeem een ​​uniforme schaal. De evenredigheidscoëfficiënt k tussen de rotatiehoek van de naald en de eenheid van gemeten stroom wordt de gevoeligheid van het apparaat genoemd.

De wederzijdse waarde wordt de deelprijs of de constante van het apparaat genoemd. De waarde van de gemeten hoeveelheid wordt bepaald als het product van de delingsprijs door .

Om storende trillingen van het bewegende frame te voorkomen wanneer de pijl van de ene positie naar de andere beweegt, maken deze apparaten gebruik van magnetische inductie of luchtdempers.

Een magnetische inductiedemper is een aluminium plaat die op de draaias van het apparaat wordt gemonteerd en altijd met de wijzer meebeweegt in het veld van een permanente magneet. De resulterende wervelstromen vertragen de spoel. Het punt is dat, volgens de regel van Lenz, wervelstromen in de plaat, die in wisselwerking staan ​​met het magnetische veld van de permanente magneet die ze genereert, voorkomen dat de plaat beweegt, en dat de oscillaties van de naald snel uitsterven. De rol van een dergelijke magnetische inductiedemper wordt vervuld door het aluminium frame waarop de spoel is gewikkeld.

Wanneer het frame wordt gedraaid, verandert de magnetische flux van de permanente magneet die het aluminium frame binnendringt, wat betekent dat er wervelstromen in het aluminium frame worden geïnduceerd, die bij interactie met het magnetische veld van de permanente magneet een remmende werking hebben, en de trillingen van de naaldstop.

Luchtdempers van magneto-elektrische apparaten zijn cilindrische kamers met daarin geplaatste zuigers, verbonden met de beweegbare systemen van de apparaten. Wanneer het bewegende deel begint te bewegen, wordt de vleugelvormige zuiger in de kamer afgeremd en worden de trillingen van de naald gedempt.

Om de vereiste meetnauwkeurigheid te bereiken, mag het apparaat tijdens het meetproces niet worden beïnvloed door de zwaartekracht en mag de afbuiging van de naald alleen worden geassocieerd met het koppel dat optreedt wanneer de spoelstroom in wisselwerking staat met het magnetische veld van de permanente magneet en met het afremmen van het frame door veren.

Uitsluiten schadelijke invloed zwaartekracht en om bijbehorende fouten te voorkomen, worden contragewichten in de vorm van op stangen bewegende gewichten aan het bewegende deel van het apparaat toegevoegd.

Om wrijving te verminderen, zijn de stalen punten gemaakt van gepolijst slijtvast staal of een wolfraam-molybdeen-legering, en zijn de lagers gemaakt van hard mineraal (agaat, korund, robijn, enz.). De opening tussen de punt en het druklager wordt afgesteld met behulp van een borgschroef.

Voor nauwkeurige installatie pijlen die naar nul wijzen uitgangspositie, het apparaat is uitgerust met een corrector. De corrector in het aanwijsapparaat is een schroef die naar buiten wordt gebracht en door een aandrijving met een veer is verbonden. Met behulp van een schroef kunt u de spiraal iets op de as verschuiven, waardoor de beginpositie van de pijl wordt aangepast.

De meeste moderne apparaten hebben een bewegend onderdeel dat aan een paar spandraden is opgehangen in de vorm van elastische metalen strips die dienen om stroom aan de spoel te leveren en een tegenwerkend koppel te creëren. De verlengstukken zijn verbonden met een paar platte veren die onderling loodrecht zijn geplaatst.

Om eerlijk te zijn merken we op dat er naast het hierboven besproken klassieke mechanisme ook apparaten zijn met magneten, niet alleen U-vormig, maar ook met cilindrische magneten, en met magneten in de vorm van prisma's, en zelfs met intra-frame magneten , die zelf verplaatsbaar kunnen zijn.

Om stroom of spanning te meten, wordt een magneto-elektrisch apparaat aangesloten op een gelijkstroomcircuit volgens een ampèremeter- of voltmetercircuit. Het enige verschil zit in de weerstand van de spoel en in het circuit waarmee het apparaat op het circuit wordt aangesloten. Uiteraard mag de gehele gemeten stroom niet door de spoel van het apparaat gaan bij het meten van de stroom, en mogen er geen grote hoeveelheden stroom worden verbruikt bij het meten van de spanning. Om de juiste omstandigheden te creëren, wordt een extra weerstand gebruikt die in de behuizing van het meetapparaat is ingebouwd.

De weerstand van de extra weerstand in het voltmetercircuit is vele malen groter dan de weerstand van de spoel, en deze weerstand is gemaakt van een extreem klein metaal zoals manganine of constantaan. Een weerstand die parallel is aangesloten op de spoel in een ampèremeter, wordt een shunt genoemd.

De weerstand van de shunt is daarentegen vele malen kleiner dan de weerstand van de meetwerkspoel, dus slechts een klein deel van de gemeten stroom gaat door de spoeldraad, terwijl de hoofdstroom door de shunt vloeit. Met een extra weerstand en shunt kunt u de meetlimieten van het apparaat uitbreiden.

De afbuigingsrichting van de apparaatpijl hangt af van de richting van de stroom door de meetspoel. Daarom is het belangrijk om bij het aansluiten van het apparaat op het circuit de juiste polariteit te behouden, anders beweegt de pijl in de andere richting. Dienovereenkomstig zijn magneto-elektrische apparaten in canonieke vorm zijn niet geschikt voor opname in een wisselstroomcircuit, omdat de pijl eenvoudigweg trilt terwijl hij op één plaats blijft.

De voordelen van magneto-elektrische instrumenten (ampèremeters, voltmeters) omvatten echter een hoge nauwkeurigheid, schaaluniformiteit en weerstand tegen interferentie gegenereerd door externe magnetische velden. De nadelen zijn het onvermogen om wisselstroom te meten (om te meten). AC(u moet deze eerst rechttrekken), de eis om de polariteit te behouden en de kwetsbaarheid van de dunne draad van de meetspoel voor overbelasting.

Een apparaat als een voltmeter is bij iedereen bekend sinds de tijd dat hij natuurkunde studeerde, of beter gezegd elektrodynamica. Als je weet wat een voltmeter meet, kun je daar je voordeel mee doen. Het belangrijkste is om te onthouden dat het parallel op het netwerk moet worden aangesloten, anders zijn de metingen onnauwkeurig. Het is belangrijk om voorzorgsmaatregelen te nemen tijdens het werken, zoals elektrische stroom elke spanning vormt een levensgevaar.

Meer informatie over het apparaat

De voltmeter is ontworpen om de huidige spanning te meten elektrisch circuit. De naam komt van het traditionele meetinstrumenten het woord "meter" en van de meeteenheid van spanning - "Volt". Het volstaat om een ​​dergelijk apparaat op het netwerk aan te sluiten en het zal de spanningswaarde beginnen weer te geven.

Natuurlijk zijn er enkele fouten, maar deze zijn onbeduidend. Om de metingen van het instrument ideaal te laten zijn, moet het een oneindige interne weerstand hebben, anders is de invloed ervan op het circuit waarmee het is verbonden onvermijdelijk. Een dergelijke weerstand kan natuurlijk niet bestaan: er zijn geen ideale voltmeters, maar tijdens de productie wordt er alles aan gedaan om de interne weerstand te vergroten.

Wat is spanning

Om precies te begrijpen hoe een voltmeter werkt en wat deze aangeeft, moet u weten wat het meetobject is. Het is belangrijk om te begrijpen wat spanning is en waarvan de waarde afhangt.

Zoals je weet, wordt de waarde van een natuurkundecursus op school berekend met behulp van de formule U=IR, waarbij:

• U is eigenlijk spanning;
• I - huidige sterkte;
• R is de weerstand in het circuitgedeelte.

Om de spanning in het netwerk te bepalen, moet u de stroom vermenigvuldigen met de weerstand. Bovendien moet je eerst uitzoeken waar de laatste twee waarden gelijk aan zijn. Als de stroom bijvoorbeeld 5 Ampère is en de weerstand in de sectie 2 Ohm, dan is de spanning 10 Volt.

De bovenstaande formule geeft echter, hoewel zo eenvoudig mogelijk, nog steeds geen idee wat spanning is en waarom deze überhaupt gemeten moet worden. Het zijn tenslotte maar cijfers, meer niet. De stroom zelf is helaas niet zichtbaar, net zoals geladen microscopisch kleine deeltjes niet zichtbaar zijn.

Voor een beter begrip kunnen we de elektrische stroom in een geleider vergelijken met objecten die we in het dagelijks leven vaak waarnemen. Vooral een vergelijking met de beweging van water in rivieren en watervallen zal hier helpen: dat wil zeggen, de stroom ervan hoog niveau te laag. Hier komt de spanning overeen met de hoogte: het niveauverschil. Met andere woorden: de spanning in het elektriciteitsnet is hetzelfde als de waterdruk in de rivier. Als er geen spanning op het netwerk staat, is er ook geen stroom. Er zal ook geen stroming zijn in een waterlichaam waar het waterniveau overal hetzelfde is, bijvoorbeeld in een vijver of meer.

De instrumentweegschaal is meestal gemarkeerd met de letter “V”. Dit wordt gedaan zodat het gemakkelijker kan worden onderscheiden van andere elektrische meetinstrumenten, bijvoorbeeld van een ampèremeter, die de stroomsterkte aangeeft. Feit is dat deze apparaten erg op elkaar lijken.

Het bereik van de voltmeter kan variëren. Die apparaten die zijn ontworpen om te worden ingeschakeld bij laagspanning elektrisch netwerk, het maximum kan 5 Volt weergeven. Er zijn apparaten met een groter bereik, bijvoorbeeld 10 of 25 Volt. Meer krachtige apparaten geschikt voor het weergeven van duizend volt. Het hangt natuurlijk allemaal af van het doel van de voltmeter.

Soorten voltmeters

Er zijn verschillende soorten voltmeters. Allereerst zijn voltmeterapparaten verdeeld in twee hoofdtypen:

1. Stationair. In de regel zijn ze in het netwerk zelf ingebouwd en is het niet mogelijk om ze los te koppelen.
2. Mobiel. Ze kunnen van plaats naar plaats worden verplaatst en in verschillende elektrische netwerken worden gebruikt.

Er zijn ook verschillende soorten voltmeters op basis van hun werkingsprincipe. Onder hen zijn er veel elektromechanische en een paar elektronische. Deze laatste kunnen op hun beurt digitaal en analoog zijn. De spanningswaarde kan worden aangegeven door een bewegende pijl of door veranderende elektronische cijfers op het display.

Voltmeters worden ook ingedeeld naar doel. Daartoe behoren instrumenten die zijn ontworpen om gelijkstroom of wisselstroom te meten.

Bovendien kunnen apparaten gepulseerd, fasegevoelig en universeel zijn.

Specificaties

De kenmerken van een voltmeter zijn afhankelijk van het doel ervan. Een instrument dat gelijkspanning meet, kan bijvoorbeeld twee, drie of meer hebben een groot aantal bereiken. Hun aantal is precies een van de belangrijkste technische kenmerken.

Bij het kiezen van een voltmeter heeft u het volgende nodig:

1. Besteed aandacht aan een kenmerk als ingangsimpedantie. Het hangt af van het bereik van de spanning van het deel van het elektrische netwerk dat wordt bestudeerd.
2. Houd rekening met de schaalverdeling van het apparaat en de meetfout ervan.
3. Indien gekocht universele voltmeter, dan is het noodzakelijk om rekening te houden met de grootheden waarmee de voltmeter kan werken: weerstand, stroom, temperatuur.

Werkingsprincipe

Zoals hierboven vermeld, zijn voltmeters volgens het werkingsprincipe verdeeld in twee typen: elektromechanisch en elektronisch. De structuur van de eerste is een magnetisch systeem dat kan reageren elektrisch veld. Het grootste nadeel van dergelijke apparaten is dat ze, omdat ze op het netwerk zijn aangesloten, het zelf kunnen beïnvloeden, en daarom zijn hun metingen vaak onnauwkeurig.

Elektronische apparaten die vandaag de dag, in het tijdperk digitale technologieën populairder worden, kunnen transformeren analoog signaal digitaal. Dergelijke apparaten zijn goedkoop en erg handig in gebruik.

Bij het aansluiten van een apparaat op een netwerk is het belangrijk om de basisregel te volgen: de aansluitingen moeten worden aangesloten op die punten in het circuit waartussen de spanning wordt bepaald. Deze verbinding wordt parallel genoemd. Aan deze vereiste moet worden voldaan, anders kan het apparaat eenvoudigweg doorbranden.

Beveiligingsmaatregelen

Omdat het apparaat zelf een hoge weerstand heeft en parallel met het netwerk is verbonden, is de kans dat iemand een sterke elektrische schok krijgt als hij ermee werkt minimaal. Als voltmeters echter in de industrie worden gebruikt, hebben ze vaak te maken met grote spanningswaarden en andere grootheden die elektrische stroom kenmerken.

U moet heel voorzichtig zijn bij het meten van de spanning in het netwerk met dit elektrische meetinstrument. U mag het apparaat onder geen enkele omstandigheid aanraken blote handen. Handschoenen gemaakt van niet-geleidend materiaal, zoals rubber, helpen ongelukken te voorkomen.

Je mag blootliggende draden niet aanraken, ook al weet je al dat de spanning daarin niet erg hoog is, bijvoorbeeld een volt of zelfs minder.