Вольтметр стрелочный – Лада 21099 Синенькая › Бортжурнал › Переделка стрелочного вольтметра от ВАЗ 2105 в электронный.

Содержание

Измерение напряжения цепи с помощью вольтметра

Ищем двух авторов для нашего сайта, которые ОЧЕНЬ хорошо разбираются в устройстве современных автомобилей.
Обращаться на почту [email protected]

Прибор вольтметр помогает измерить разность потенциалов в электрической цепи. Для минимизации влияния на сеть прибор должен иметь максимально большое сопротивление. Оно определяет погрешность измерений и чувствительность устройства. В процессе усовершенствования вольтметры прошли путь от стрелочных, аналоговых приборов до дискретных с цифровыми индикаторами. Измерение напряжения стало неотъемлемой функцией большинства мультиметров и электронных осциллографов. Применяются измерение и индикация напряжения в некоторых удлинителях, устройствах защитного отключения и автоматических выключателях.

Подключение прибора

Контроль напряжения происходит всегда параллельно. Измерение может быть осуществлено как у источника питания, так и у нагрузки. Схема подключения вольтметра изображена на рисунке ниже.

Схема подключения прибора

Схема подключения прибора

Тонкости, которые необходимо учесть перед тем как подключить вольтметр:

  • Правильно выбранный диапазон измерений убережет прибор и проверяемую схему от повреждений. С особой осторожностью следует работать, когда показание вольтметра близко к пределу. Скачок ЭДС способен спалить обмотки измерительного прибора;
  • Стрелочный вольтметр может обеспечить нормативную точность только при правильном положении. Если на приборе указанно горизонтальное размещение, то располагать его вертикально запрещено, как и наоборот. Также следует уделять внимание отсутствию вибраций и сильных магнитных полей;
  • Измерения вольтметром можно выполнять как под напряжением, так и отключая схему от источника питания с последующим включением;
  • При работе с опасной величиной напряжения рекомендуется использовать защитные перчатки и диэлектрические коврики;
  • При использовании аналогового прибора до начала измерений необходимо проконтролировать, что стрелка показывает ровно на ноль. В случае необходимости следует произвести настройку специальным регулировочным винтом;
  • В случае необходимости проводится калибровка;
  • Для обеспечения высокой точности измерений следует проверить как давно происходила поверка вольтметра.

Часто приборы имеют несколько пределов измерения. У аналоговых вольтметров для каждой величины используются разные схемы подключения. В цифровых достаточно установить указатель напротив требуемого значения. Наиболее современные устройства способны автоматически определить предел измерения и в процессе контроля напряжения менять его.

Классификация вольтметров

Вольтметр постоянного тока используются для измерения напряжения в сетях с постоянным напряжением. В основе обычно лежит магнитоэлектрическая система. При работе сильно подвержены внешнему воздействию, поэтому используются с экранированием.

Для измерения синусоидального напряжения с частотой близкой к 50 Герцам используется вольтметр переменного тока. Наиболее часто в аналоговых приборах встречается электромагнитная система. Она имеет нелинейную шкалу, что усложняет снятие показаний.

Селективные вольтметры рассчитаны на измерение среднеквадратического значения отдельной гармонической составляющей напряжения. В его основе лежит электронный вольтметр, рассчитанный на работу с постоянным током. По принципу действия прибор похож на супергетеродинный радиоприемник.

Фазочувствительные вольтметры называются вектрометрами. Они применяются для измерения комплексных напряжений. Одной из популярных сфер их применения является векторное управление асинхронными двигателями с помощью преобразователей частоты. Одна шкала вольтметра показывает действительную составляющую напряжения, а вторая отображает мнимую. Опорное напряжение, необходимое для работы аппарата, может генерироваться как самим прибором, так и с помощью внешнего источника. Благодаря данному устройству можно легко получить амплитудно-фазовую характеристику, позволяющую контролировать правильность работы ключей полупроводниковых четырехполюсников.

Для измерения напряжений, форма которых имеет большую важность, используются импульсные вольтметры. Они способны измерять не только периодический сигнал, но и амплитуду единичного скачка. Эти вольтметры имеют самое высокое быстродействие, поэтому изготавливаются преимущественно цифровыми.

Аналоговые и цифровые приборы

В основании аналоговых приборов лежат электромагнитные, магнитоэлектрические, электродинамические системы. Аналогичные типы конструкций заложены в амперметры. Для увеличения пределов измерения используются шунты. После измерения необходимо учитывать в полученном результате сопротивление добавочного резистора.

Внешний вид стрелочного вольтметра

Внешний вид стрелочного вольтметра

Одним из главных недостатков аналоговых приборов является высокое энергопотребление. Подключение такого вольтметра может привести к падению напряжения в цепи, что отразится на погрешности. Наличие индуктивности в конструкции вызывает чувствительность от частоты измеряемого напряжения.

В основе конструкции цифрового вольтметра лежит АЦП. Точность измерения определяется дискретизацией с которой работает аналогово-цифровой преобразователь. Индикатор вольтметра отображает готовый результат в цифровом виде, что значительно облегчает работу с устройством. Влияние на сеть у таких приборов минимально благодаря наличию собственного источника питания.

Цифровой вольтметр

Цифровой вольтметр

Широкая распространенность дискретных вольтметров привела к их интеграции в другие устройства. Большинство мультиметров имеют возможность измерять постоянное и переменное напряжение. При этом для повышения точности измерений в конструкции предусматривается несколько пределов. Высокое сопротивление вольтметра позволяет уменьшить его влияние цепь, к которой подключается измерительный прибор.

Вольтметр, встроенный в мультиметр

Вольтметр, встроенный в мультиметр

Основные технические параметры

Основные технические характеристики вольтметра, заносимые в руководство пользования и паспорт прибора, согласно международных стандартов:

  • внутреннее сопротивление вольтметра;
  • диапазон измерений, в котором обеспечивается указанная точность при правильном подсоединении прибора;
  • при работе с переменным напряжением указывается рабочая частота.

Одним из наиболее важных параметров является класс точности. Он всегда отображается на шкале прибора. С его помощью можно определить с какой погрешностью получается результат после включения прибора в сеть.

Описание некоторых видов измерительных устройств

Микровольтметр В3-57 способен работать с переменным напряжением от 5 Герц до 5 МГц. Отображение результата происходит путем вычисления среднеквадратичного значения. Устройство способно работать с напряжениями любой формы. Сопротивление вольтметра составляет не менее 5 МОм. Наиболее широко прибор используется в радиотехнике для наладки оборудования.

Внешний вид микровольтметра В3-57

Внешний вид микровольтметра В3-57

Измерители переменного напряжения АКИП-2401 имеют два канала. Также имеется возможность фиксации результата на экране при помощи кнопки «Hold». Устройство имеет в наличии интерфейс RS-232, позволяющий считывать данные дистанционно.

Цифровой вольтметр АКИП-2401

Цифровой вольтметр АКИП-2401

Прибор В7-40/1 преимущественно используется для высокоточных научных исследований и поверки других вольтметров. Его сопротивление достигает 2 ГОи при пределе измерения в 2 В. Это позволяет максимально уменьшить влияние на цепь, что немаловажно при работе с низковольтными радиотехническими схемами. В7-40/1 успешно используется в средствах автоматики и SCADA системах.

Высокоточный, дискретный вольтметр В7-40/1

Высокоточный, дискретный вольтметр В7-40/1

Меры безопасности

В отличие от других приборов, например, омметра или мегометра, работая с вольтметром, приходится иметь дело с напряжением. При небольших значениях оно не представляет опасности для человека. Измеряя напряжения, способные создать опасный ток, протекающий через тело человека, необходимо соблюдать повышенную осторожность.

Измерение напряжений должно сопровождаться полным соблюдением ТБ и ПУЭ. Это предотвратит получение электротравмы. Запрещено работать без средств защиты, например, резиновых перчаток и ковриков. По завершению работ не должно оставаться оголенных токоведущих частей, с которыми может произойти случайный контакт у обслуживающего персонала.

Повсеместное использование измерения напряжения в электротехнике привело к созданию вольтметров различных конструкций. Они отличаются как по принципу работы, так и по точности. Наибольшую популярность получают универсальные устройства, способные автоматически выбрать не только предел, но и тип контролируемой величины.

Если у вас возникли вопросы — оставляйте их в комментариях под статьей. Мы или наши посетители с радостью ответим на них

swapmotor.ru

Высокоомный стрелочный вольтметр постоянного напряжения

Последние два десятка лет у радиолюбителей популярны малогабаритные цифровые мультиметры с ЖК дисплеем и автономным питанием. Мультиметры низшей ценовой категории, например, из серий М83х, DT83x дёшевы, но неудобны в использовании, имеют низкую точность измерения, не содержат элементов защит от неправильного использования.

Более серьёзные мультиметры с автоматическим выбором диапазонов, защитой, повышенной точностью измерений стоят уже в несколько раз дороже. Даже если вы не сожжёте мультиметр, например, подключением к сети напряжения 220 В переменного тока, когда его переключатель рода работ находится в положении измерения сопротивлений, рано или поздно, а скорее рано, при интенсивной эксплуатации прибора печатные контакты переключателя придут в негодность от износа. Измерительные приборы с автоматическим выбором пределов измерений позволяют продлить срок службы переключателя рода работ.

Ещё более продлит срок службы мультиметров то, если на рабочем месте будет одновременно эксплуатироваться несколько мультиметров, каждый из которых большую часть времени производит измерения только одной электрической величины, что уменьшит необходимость пользоваться переключателем рода работ. Например, у автора один мультиметр измеряет сопротивления, другой ёмкость, третий измеряет переменный ток, четвёртый тестирует полупроводниковые переходы и т.д.

Но так получилось, что не было выделенного мультиметра для измерения напряжения постоянного тока. Чтобы лишний раз не переключать один из задействованных мультиметров на измерение напряжений, было решено изготовить несложный стрелочный вольтметр, который, имея только одну функцию измерения напряжения постоянного тока, частично разгрузил бы используемые мультиметры от «лишних» переключений рода работ.

Вольтметр было решено собирать по подобию схемы из [1], адаптировав её под имеющиеся детали и под конкретные потребности. Следует отметить, что около четверти века назад автор уже изготовил мультиметр по мотивам схемы из той публикации, который обычно используется как милливольтметр напряжения переменного тока и как фазометр [2]. Аналоговое представление измеряемого напряжения обычно более наглядно в случае его быстрого изменения — не требуется интерпретация «большеменьше», но предоставляет меньшую точность, чем цифровая индикация.

Вольтметр было решено делать с входным сопротивлением более 20 МОм, для сравнения, дешёвые цифровые мультиметры обычно имеют входное сопротивление в режиме измерения напряжений всего 1 МОм или 10 МОм, а магнитоэлектрический ТЛ4М всего около 300 кОм на диапазоне «30 В» постоянного тока. Число диапазонов для вольтметра было выбрано равным четырём, по числу положений имеющегося компактного галетного переключателя. Питается вольтметр от сети переменного тока, что исключает периодическую необходимость замены батарей.

Принципиальная схема прибора показана на сайте www.radiochipi.ru. Измеряемое напряжение постоянного тока поступает на неивертирующий вход операционного усилителя DA2 через последовательно включенные высокоомные резисторы R6, R7, которые совместно с резистором R8 образуют делитель входного напряжения. В случае, когда переключатель диапазонов SA1 находится в левом по схеме положении, вольтметр будет измерять напряжение до 0,3 В. В других положениях переключателя SA1 к общему проводу будет подключена одна из цепочек резисторов R12R13, R14R15 или R16R17, соответственно, от положения SA1 будет выбран диапазон измерений 0,3, 3,0, 30 или 300 Вольт.

Коэффициент усиления DA2 по напряжению зависит от соотношения сопротивлений резисторов R22/R18, выбран около 16, что необходимо для работы микроамперметра РА1 с относительно низкой чувствительностью. Микроамперметр включен в диагональ выпрямительного моста VD13 VD16. Диод VD17 снижает величину перегрузки РА1. Конденсатор С7 уменьшает чувствительность прибора к наводкам напряжения переменного тока. Диоды VD8 VD12 защищают DA2 от повреждения высоким входным напряжением.

При настройке этого прибора было выявлено, что температура защитных диодов VD8 — VD12 влияет на показания РА1, поэтому было установлено четыре защитных диода, а не два, как в публикации [1]. Резистор R26 ограничивает ток через микроамперметр, диоды выпрямительного моста и выход DA2. Переменным резистором R24 при замкнутых между собой щупах XI, Х2 устанавливают стрелку РА1 на нулевое деление шкалы.

На операционном усилителе DA1 собран индикатор полярности измеряемого напряжения. Если на щупе XI плюс, то светит «красный» светодиод HL2. Если на XI минус, то светит «синий» HL3. Подстроечным резистором R11 при замкнутых щупах XI, Х2 и установленной на ноль стрелке РА1 устанавливают минимально возможное напряжение на выходе DA1, вывод 6. Максимальное напряжение на щупах XI, Х2 не должно превышать 1000 В, иначе возможны пробои резисторов делителя напряжения и искровые пробои между контактами монтажа.

Микросхемы DAI, DA2 питаются двуполярным напряжением +/- 8,3 В от параметрических стабилизаторов напряжений положительной и отрицательной полярности, собранных на транзисторах VT1, VT2 и элементах их обвязки. Модуль стабилизаторов напряжений изготовлен на отдельной плате, на принципиальной схеме обозначен как А2. На стабилизаторы напряжений поступает напряжение переменного тока около 16 В от сетевого адаптера, обозначенного как модуль А1. Резисторы Rl, R2 уменьшают вероятность повреждения понижающего трансформатора Т1 и снижают его ток холостого хода. Светодиод HL1 светит при включении адаптера в сеть переменного тока 220 В. Светодиоды HL4, HL5 подсвечивают шкалу микроамперметра.

Большинство деталей вольтметра установлено на монтажной плате размерами 79×35 мм. Монтаж двусторонний навесной. Детали стабилизатора напряжений установлены на монтажной плате размерами 73×32 мм. Прибор помещён в пластмассовый корпус размерами 85x85x42 мм, вид на компоновку деталей в корпусе показан на рисунке на последней странице обложки журнала. Корпус изнутри частично оклеен липкой алюминиевой фольгой, электрически соединённой с общим проводом, точка подключения — резистор R8, к которому также подключен щуп Х2.

В качестве сетевого адаптера применён источник питания для телевизионного антенного усилителя. Не разбирая сердечника трансформатора, с вторичной обмотки Т1 отматывают около 120 витков провода с тем расчётом, чтобы в режиме холостого хода на выводах обмотки II было напряжение около 18 В. Стабилизатор напряжения +12 В удаляют. Диоды мостового выпрямителя можно применить для сборки индикаторного узла VD1 — VD4, HL1, R3. Сетевой адаптер потребляет от сети 220 В ток около 8 мА. Ток через вторичную обмотку Т1 около ЗОмА.

Постоянные резисторы типов Cl-14, С2-14, С2-23, 0-4, МЯТ, РПМ соответствующей мощности. Переменный резистор R24 типа СП4- 1, СПЗ-9. Подстроечный резистор R11 малогабаритный импортный или СПЗ-39а, СП5-2, СП5-16ВА сопротивлением 4,7…100 кОм. Конденсатор С7 малогабаритный плёночный. Остальные неполярные К10-17, К10-50 или импортные аналоги. Оксидные конденсаторы малогабаритные импортные или К53-19, К53- 30. Диоды 1N4148 можно заменить любыми из 1SS176, 1SS244, КД521, КД522. Вместо диодов 1N4007 подойдут любые из 1N4001  1N4006, UF4001  UF4007, КД209, КД243, КД247. Германиевые диоды Д9Е можно заменить любыми из серий Д9, Д18, ГД507, 2Д507 или маломощными диодами Шотки, например, SB 140, 1N5818.

Вместо стабилитронов BZV55C9V1 подойдут 1N4739A, TZMC9V1, Д814Б1, КС191Ф, КС191Ж. Светодиоды серии RL30 относятся к сверхъярким, можно заменить любыми аналогичными непрерывного свечения. «Белые» светодиоды HL4, HL5 приклеены к боковым стенкам микроамперметра РА1. Вместо транзистора 2SD1616 подойдёт любой из 2SC2331, 2SC2500, SS8050, КТ646, КТ6114, КТ503. Транзистор 2SA1271 можно заменить на любой из серий SS8550, 2SA916, 2SA931, КТ502, КТ6115, КТ684.

Упомянутые транзисторы имеют отличия 8 цоколёвке выводов и типе корпуса. Вместо микросхем КР544УД2Б подойдут любые из КР544УД2, К544УД2, LF355, LF255, LF155, LF356, LF256, LF156, LF357, LF257, LF157. Все эти микросхемы имеют одинаковые схемы включения и близкие параметры, содержат полевые транзисторы на входах. При отсутствии ненужного сетевого адаптера для антенного усилителя, на месте Т1 можно применить унифицированный понижающий трансформатор ТПК 212В.

На сайте http://kompleksenergo.ru/ ООО Комплексэнерго предлагает вам по низким ценам кабельно-проводниковую продукцию и арматуру. Вся продукция хранится на складе и поставляется до покупателя без посредников.

Галетный переключатель малогабаритный импортный, идущий к нему кабель должен быть экранирован. Микроамперметр применён типа М4167 от индикатора уровня Записи/Воспроизведения катушечного магнитофона «Сатурн». Следует учитывать, что шкала с таким микроамперметром будет нелинейной. Пример шкалы показан на рис. 2, размер шкалы 54×44 мм. Нулевое деление шкалы должно быть в месте нахождения стрелки при обесточенной катушке. Максимальное деление шкалы должно находиться в правой части, не доходя около 5… 10 градусов до ограничителя хода подвижной стрелки.

Для настройки изготовленного прибора щупы XI, Х2 соединяют вместе. После чего, подбором сопротивлений резисторов R21, R23 добиваются того, чтобы при перемещении движка переменного резистора R24 из конца в конец, стрелка РА1 перемещалась от нулевого деления шкалы до примерно ее середины в обоих крайних положениях R24. Установив стрелку РА1 на нулевое деление шкалы, подбором сопротивления резистора R8 настраивают работу прибора на диапазоне 0,3 В.

Затем изготавливают рабочую копию шкалы РА1. После сборки микроамперметра подбором резисторов R12  R17 настраивают работу вольтметра на других диапазонах. При настройке прибора измеряемое напряжение не должно содержать переменной составляющей. Если будет применён более чувствительный микроамперметр, то усиление DA2 можно уменьшить, установив резистор R18 большего сопротивления.

www.radiochipi.ru

2. Проектирование вольтметра | 7. Измерительные приборы | Часть1

2. Проектирование вольтметра


Проектирование вольтметра


Как уже говорилось ранее, стрелочные индикаторы являются очень чувствительными устройствами. Номинальный (предельный) ток некоторых из них составляет всего 50 мкА, а внутреннее сопротивление менее 1000 Ом. Если на базе такого индикатора сделать вольтметр, то он сможет измерить напряжение не превышающее 50 милливольт (50 мкА х 1000 Ом). Чтобы существенно повысить эту планку, нам нужно найти способ уменьшить изменяемое напряжение до номинального напряжения индикатора.


Давайте начнем проектирование вольтметра, взяв за основу стрелочный индикатор с номинальным током 1 мА и внутренним сопротивлением 500 Ом:


 



 


Используя закон Ома (U = IR), рассчитаем максимальное напряжение, которое может измерить данный прибор:


 


U = IR


 


U = (1мА)(500Ом)


 


U = 0,5  вольта


 


Если нам нужен прибор, который может измерять напряжения величиной до 0,5 вольт, то вышеприведенной схемы будет достаточно. Для измерения более высоких напряжений необходимо нечто большее. А именно, нужно разработать схему, способную подавать на стрелочный индикатор только часть измеряемого напряжения, соответствующую его диапазону. После этого необходимо будет соответствующим образом разметить новую шкалу индикатора.


Но как же мы создадим нужную нам схему? Ответ на этот вопрос прост. Можно использовать делитель напряжения , который в нужных нам пропорциях поделит измеряемое напряжение, и меньшую его часть подаст на контакты стрелочного индикатора. Зная, что схема делителя напряжения состоит из последовательно соединенных сопротивлений, мы подключим резистор последовательно с индикатором (роль второго резистора делителя будет играть внутреннее сопротивление самого индикатора):


 



 


Последовательный резистор мы назвали Rмножителя, потому что он увеличивает рабочий диапазон стрелочного индикатора. Рассчитать требуемое значение этого резистора не составит труда, если вы знакомы с анализом последовательных схем .


В качестве примера, давайте рассчитаем значение Rмножителя, чтобы вышеуказанный стрелочный индикатор мог измерять напряжения до 10 вольт. Для этой цели нам потребуется следующая таблица:


 


 


На данный момент нам известно, что номинальный (предельный) ток индикатора составляет 1 мА (он будет одинаков для всех компонентов последовательной цепи), его внутреннее сопротивление равно 500 Ом, и мы хотим, чтобы этот индикатор измерял напряжения величиной до 10 вольт. Давайте внесем эти исходные данные в таблицу:



 


Определить значение резистора Rмножителя можно несколькими способами. Один из этих способов состоит в следующем: применив закон Ома к столбцу «Общее» рассчитываем общее сопротивление схемы, а затем, отняв от полученного значения 500 Ом, получаем искомую величину:


 


 


Другой способ немного длиннее. Сначала мы определяем максимальное напряжение на индикаторе (U = IR), затем, отняв это напряжение от общего, мы получаем напряжение на резисторе Rмножителя. И наконец, применив закон Ома к столбцу Rмножителя, мы получаем искомую величину:


 


 


И первый, и второй способ дадут нам одинаковый результат — 9,5 кОм. В целях исключения ошибки, один способ можно использовать для проверки другого.


 



 


Измеряемое напряжение, величиной 10 вольт (например батареи), ограниченное резистором Rмножителя и внутренним сопротивлением индикатора, будет соответствовать номинальному току нашего индикатора. Падение напряжения на внутреннем сопротивлении индикатора в этом случае составит ровно 0,5 вольта, и его стрела отклонится на максимальное значение шкалы. Все что нам теперь остается сделать — это повторно отградуировать шкалу прибора на новый диапазон измерения от 0 до 10 вольт (вместо диапазона от 0 до 1 мА).


Из всего вышесказанного вам нужно уяснить следующее. В целях обеспечения максимальной чувствительности, большинство индикаторов разрабатываются для работы с минимальными напряжениями и токами. Для измерения величин, которые превосходят номинальные значения индикаторов, нужно использовать делители напряжений. Теперь можно сказать, что мы изучили конструкцию простого вольтметра. По такому же принципу проектируются и вольтметры, только вместо последовательных делителей напряжения в них применяются параллельные делители тока. Подробнее этот вопрос мы рассмотрим в последующих статьях.


Вообще, в радиолюбительской практике полезно иметь вольтметр с несколькими диапазонами измерений, который позволяет измерять как большие, так и маленькие напряжения, используя для этих целей всего один индикатор. Реализовать такой вольтметр можно за счет использования многопозиционного переключателя и нескольких резисторов, каждый из которых рассчитан на определенный диапазон напряжения:


 



 


Переключатель этого прибора одновременно может контактировать только с одним резистором. Нижний контакт переключателя «пустой», он выключает прибор. Каждый из резисторов рассчитан на измерение определенного диапазона напряжений, и на конкретный индикатор (500 Ом, 1 мА). В конечном итоге мы получили вольтметр на четыре диапазона измерений. И еще одно замечание, шкала этого прибора так же должна иметь четыре диапазона.


Величина каждого резистора определяется по вышеописанной методике (используя максимальное измеряемое напряжение, а так же номинальный ток и внутреннее сопротивление индикатора). Для вольтметра с диапазонами измерений 1 В, 10 В, 100 В и 1000 В, номиналы резисторов будут следующими:


 



 


Обратите внимание на сопротивления резисторов, используемых для этих диапазонов. Маловероятно, что вы с легкостью найдете резистор сопротивлением 999,5 кОм в своей заначке. Поэтому, во избежание проблем с элементной базой, проектировщики вольтметров несколько изменяют вышеприведенную схему: 


 



 


В этой схеме, для каждого более высокого диапазона задействуется большее количество последовательно соединенных резисторов, сумма сопротивлений которых равна сопротивлениям резисторов из предыдущего примера. Например, для диапазона 1000 вольт нам нужен резистор сопротивлением 999,5 кОм. Если мы сложим сопротивления четырех резисторов данной схемы, то получим как раз эту величину:


 


Rобщ. = R4 + R3 + R2 + R1


 


Rобщ. = 900 кОм + 90 кОм + 9 кОм + 500 Ом


 


Rобщ. = 999.5 кОм


 


Преимущество этой схемы состоит в том, что резисторы сопротивлением 9, 90 и 900 кОм гораздо легче найти, чем резисторы из предыдущего примера (9.5, 99.5 и 999.5 кОм). С точки зрения функционирования этих схем, никакой разницы не будет.

www.radiomexanik.spb.ru

СТРЕЛОЧНЫЕ ПРИБОРЫ — ИНДИКАТОРЫ

   Наглядность — большое дело. Вот и народная мудрость гласит: — «Лучше раз увидеть, чем сто услышать». А в электронике, где протекающие процессы в работе того или иного устройства, подтверждаются зачастую косвенно, а то и вообще подразумеваются и даже берутся на веру, наглядное отображение вообще переоценить сложно. Недаром таким почитанием в среде радиолюбителей пользуются осциллографы, дающие возможность  «заглянуть» даже внутрь процесса. Но не буду о сложном – разобраться бы с простым. Собрал почти десяток различных зарядных устройств, а для зарядки аккумуляторов использую всё больше простенький лабораторный блок питания, имеющий визуальное отображение выходного напряжения и тока. Измерительные головки чётко информируют, сколько вольт и миллиампер идёт на заряжаемый аккумулятор. Вот только далеко не везде есть возможность их использовать, даже самые маленькие из них, зачастую всё равно будут непомерно большими для многих радиолюбительских самоделок. А вот стрелочные индикаторы от магнитофонов и других радиотехнических устройств прошлого века, которые не перевелись на базарах до сих пор, будут тут в самый раз. Вот некоторые из них:

   Стрелочный индикатор М476 предназначен для работы в цепях постоянного тока, при любом положении шкалы. Ток полного отклонения (зависит от модели) 40 — 300 мкА. Внутреннее сопротивление 4000 Ом. Длина шкалы — 28 мм, масса 25 гр.

   Стрелочный индикатор М4762 предназначен для работы при вертикальном положении шкалы. Ток отклонения 220 —  270 мкА.  Внутреннее сопротивление 2800 Ом. Размеры 49 х 45 х 32 мм. Длина шкалы – 34 мм.

   Стрелочный индикатор М68502 предназначен для работы при любом положении шкалы. Ток полного отклонения не более 250мкА. Внутреннее сопротивление 1000 Ом. Размеры  21,5 х 60 х 60,5 мм. Масса 30 гр. Эти индикаторы и им подобные объединяет:

  • небольшой размер
  • простота конструкции
  • низкая стоимость
  • и, конечно же, принцип действия

   Принцип действия основан на взаимодействии двух магнитных полей. Поля постоянного магнита и поля, образованного током, проходящим по бескаркасной рамке, которая состоит из большого числа (115 — 150) витков медного провода диаметром всего  8 — 9 микрон. Не вникая в нюансы можно назвать два основных действия, которые необходимо произвести для того, чтобы стало возможным использовать имеющийся индикатор:

  1. Оснастить его шунтом или добавочным сопротивлением (применяются для изменения верхнего предела измерения), в зависимости от того как будете его использовать (вольтметр / амперметр).
  2. Изготовить новую шкалу.

   Подбор шунта – подходящий по мощности низкоомный резистор ставим на контакты индикатора, параллельно ему переменный резистор  с большим сопротивлением, выставляем ток, на который будет использоваться индикатор, вращением переменного резистора устанавливаем стрелку на крайнее правое деление шкалы.

   Подбор добавочного сопротивления – подходящий по мощности переменный резистор большого сопротивления ставим на один из контактов индикатора, выставляем напряжение и вращением резистора устанавливаем стрелку на крайнее правое деление шкалы. Теперь дело за малым – нужно «добраться» до шкалы внутри индикатора, а для этого необходимо открыть его корпус. И вот тут впору растеряться, потому как никакого крепежа нет и корпус, состоящий из двух половинок, элементарно склеен. Потому, насколько качественно эта операция выполнена и какой клей применён, можно судить о том родились ли Вы под счастливой звездой )). Будем открыть индикатор М4762, на мой взгляд, самый сложный вариант. Но даже если был применён дихлорэтан, отчаиваться не стоит, так как он наверняка растворил только верхний слой органического стекла – материала, из которого изготовлен корпус. Поэтому берём в руки надфиль с крупной насечкой и обтачиваем по периметру место соединения двух половинок корпуса, равномерно со всех сторон.

   В процессе обтачивания периодически необходимо пробовать разъединить половинки корпуса, прилагая при этом какое-то усилие. В результате всё получилось.

   Изготовить новую шкалу не сложно: 

  1. сканируем старую
  2. вставляем изображение в специализированный графический редактор Sprint-Layout
  3. обрисовываем
  4. распечатываем
  5. вырезаем и клеим по месту

   Что там ни говори, а даже самый простой пробник с индикатором — это уже целый измерительный прибор!

   Форум по индикаторам

   Обсудить статью СТРЕЛОЧНЫЕ ПРИБОРЫ — ИНДИКАТОРЫ

radioskot.ru

Стрелочный вольтметр МВК80 80×80 мм

Руководство по эксплуатации щитовых измерительных стрелочных приборов серий МАК, МАР, МВК, МВР, ЭА, ЭВ (в формате pdf)

Декларация о соответствии ТС МАК, МАР, МВК, МВР, ЭА, ЭВ (в формате pdf)

Свидетельство об утверждении типа СИ МАК, МАР, МВК, МВР, ЭА, ЭВ (в формате pdf)

Листовка «Аналоговые щитовые приборы торговой марки КС (МАК, МАР, МВК, МВР, ЭА, ЭВ)»

Вольтметры щитовые серий МВК, МВР предназначены для измерения напряжения в электрических цепях постоянного тока.

Приборы относятся к аналоговым показывающим электроизмерительным приборам прямого действия.

Вольтметры ЭВ являются приборами электромагнитной системы с подвижной частью на кернах и подпятниках (приборы серии МВК) и на растяжках (приборы серии МВР).

Приборы внесены в государственный реестр средств измерений.

Прибор доступен в исполнении:

Вольтметр МВК80 (диапазон 1В…600В)

Особенности

  • Широкий диапазон стандартных габаритных размеров
  • Класс точности 1,5 и 2,5
  • Межповерочный интервал 2 года
  • Средний срок службы приборов 12 лет
  • Рабочий диапазон температур: от -40°С до +50°С (относительная влажность воздуха до 95% при 30°С)
  • Гарантийный срок эксплуатации – 24 месяца

Модификации




 Серия  Модификация  
 МАК60, МВК60, МАК80, МВК80, МАР80, МВР80, ЭА80, ЭВ80  Щитовое крепление под вырез круглой формы  
 ЭА72, ЭВ72, ЭА96, ЭВ96, ЭА120, ЭВ120  Щитовое крепление под вырез квадратной формы 

rill.ru

Высокоомный стрелочный вольтметр — HamRadio Радио это простое и увлекательное занятие

Высокоомный стрелочный вольтметр было решено собирать по схеме представленной на рисунке. Аналоговое представление измеряемого напряжения обычно более наглядно в случае его быстрого изменения — не требуется интерпретация «больше-меньше», но предоставляет меньшую точность, чем цифровая индикация. Высокоомный стрелочный вольтметр было решено делать с входным сопротивлением более 20 МОм, для сравнения, дешёвые цифровые мультиметры обычно имеют входное сопротивление в режиме измерения напряжений всего 1 МОм или 10 МОм, а магнитоэлектрический ТЛ-4М всего около 300 кОм на диапазоне «30 В» постоянного тока. Число диапазонов для вольтметра было выбрано равным четырём, по числу положений имеющегося компактного галетного переключателя. Питается вольтметр от сети переменного тока, что исключает периодическую необходимость замены батарей.

Принципиальная схема высокоомный стрелочный вольтметр показана на рис.

Измеряемое напряжение постоянного тока поступает на неивертирующий вход операционного усилителя DA2 через последовательно включенные высокоомные резисторы R6, R7, которые совместно с резистором R8 образуют делитель входного напряжения. В случае, когда переключатель диапазонов SA1 находится в левом по схеме положении, вольтметр будет измерять напряжение до 0,3 В. В других положениях переключателя SA1 к общему проводу будет подключена одна из цепочек резисторов R12R13, R14R15 или R16R17, соответственно, от положения SA1 будет выбран диапазон измерений 0,3, 3,0, 30 или 300 Вольт. Коэффициент усиления DA2 по напряжению зависит от соотношения сопротивлений резисторов R22/R18, выбран около 16, что необходимо для работы микроамперметра РА1 с относительно низкой чувствительностью. Микроамперметр включен в диагональ выпрямительного моста VD13 – VD16. Диод VD17 снижает величину перегрузки РА1. Конденсатор С7 уменьшает чувствительность прибора к наводкам напряжения переменного тока. Диоды VD8 – VD12 защищают DA2 от повреждения высоким входным напряжением.

При настройке этого высокоомный стрелочный вольтметр было выявлено, что температура защитных диодов VD8 – VD12 влияет на показания РА1, поэтому было установлено четыре защитных диода, а не два, как в публикации [1]. Резистор R26 ограничивает ток через микроамперметр, диоды выпрямительного моста и выход DA2. Переменным резистором R24 при замкнутых между собой щупах X1, Х2 устанавливают стрелку РА1 на нулевое деление шкалы.

На операционном усилителе DA1 собран индикатор полярности измеряемого напряжения. Если на щупе X1 плюс, то светит «красный» светодиод HL2. Если на X1 минус, то светит «синий» HL3. Подстроечным резистором R11 при замкнутых щупах X1, Х2 и установленной на ноль стрелке РА1 устанавливают минимально возможное напряжение на выходе DA1, вывод 6. Максимальное напряжение на щупах X1, Х2 не должно превышать 1000 В, иначе возможны пробои резисторов делителя напряжения и искровые пробои между контактами монтажа.

Микросхемы DA1, DA2 питаются двуполярным напряжением +/- 8,3 В от параметрических стабилизаторов напряжений положительной и отрицательной полярности, собранных на транзисторах VT1, VT2 и элементах их обвязки. Модуль стабилизаторов напряжений изготовлен на отдельной плате, на принципиальной схеме обозначен как А2. На стабилизаторы напряжений поступает напряжение переменного тока около 16 В от сетевого адаптера, обозначенного как модуль А1. Резисторы R1, R2 уменьшают вероятность повреждения понижающего трансформатора Т1 и снижают его ток холостого хода. Светодиод HL1 светит при включении адаптера в сеть переменного тока 220 В. Светодиоды HL4, HL5 подсвечивают шкалу микроамперметра.

Большинство деталей высокоомный стрелочный вольтметр установлено на монтажной плате размерами 79×35 мм. Монтаж двусторонний навесной. Детали стабилизатора напряжений установлены на монтажной плате размерами 73×32 мм. Прибор помещён в пластмассовый корпус размерами 85x85x42 мм. Корпус изнутри частично оклеен липкой алюминиевой фольгой, электрически соединённой с общим проводом, точка подключения — резистор R8, к которому также подключен щуп Х2. В качестве сетевого адаптера применён источник питания для телевизионного антенного усилителя. Не разбирая сердечника трансформатора, с вторичной обмотки Т1 отматывают около 120 витков провода с тем расчётом, чтобы в режиме холостого хода на выводах обмотки II было напряжение около 18 В. Стабилизатор напряжения +12 В удаляют. Диоды мостового выпрямителя можно применить для сборки индикаторного узла VD1 – VD4, HL1, R3. Сетевой адаптер потребляет от сети 220 В ток около 8 мА. Ток через вторичную обмотку Т1 около З0мА.

Постоянные резисторы типов C1-14, С2-14, С2-23, С1-4, МЯТ, РПМ соответствующей мощности. Переменный резистор R24 типа СП4-1, СПЗ-9. Подстроечный резистор R11 малогабаритный импортный или СПЗ-39а, СП5-2, СП5-16ВА сопротивлением 4,7…100 кОм. Конденсатор С7 малогабаритный плёночный. Остальные неполярные К10-17, К10-50 или импортные аналоги. Оксидные конденсаторы малогабаритные импортные или К53-19, К53-30. Диоды 1N4148 можно заменить любыми из 1SS176, 1SS244, КД521, КД522.

Вместо диодов 1N4007 подойдут любые из 1N4001 -1N4006, UF4001 – UF4007, КД209, КД243, КД247. Германиевые диоды Д9Е можно заменить любыми из серий Д9, Д18, ГД507, 2Д507 или маломощными диодами Шотки, например, SB140, 1N5818. Вместо стабилитронов BZV55C-9V1 подойдут 1N4739A, TZMC-9V1, Д814Б1, КС191Ф, КС191Ж. Светодиоды серии RL30 относятся к сверхъярким, можно заменить любыми аналогичными непрерывного свечения. «Белые» светодиоды HL4, HL5 приклеены к боковым стенкам микроамперметра РА1.

Вместо транзистора 2SD1616 подойдёт любой из 2SC2331, 2SC2500, SS8050, КТ646, КТ6114, КТ503. Транзистор 2SA1271 можно заменить на любой из серий SS8550, 2SA916, 2SA931, КТ502, КТ6115, КТ684. Упомянутые транзисторы имеют отличия в цоколёвке выводов и типе корпуса. Вместо микросхем КР544УД2Б подойдут любые из КР544УД2, К544УД2, LF355, LF255, LF155, LF356, LF256, LF156, LF357, LF257, LF157. Все эти микросхемы имеют одинаковые схемы включения и близкие параметры, содержат полевые транзисторы на входах. При отсутствии ненужного сетевого адаптера для антенного усилителя, на месте Т1 можно применить унифицированный понижающий трансформатор ТПК-2-12В. Галетный переключатель малогабаритный импортный, идущий к нему кабель должен быть экранирован. Микроамперметр применён типа М4167 от индикатора уровня Записи/Воспроизведения катушечного магнитофона «Сатурн». Следует учитывать, что шкала с таким микроамперметром будет нелинейной. Пример шкалы показан на рис. размер шкалы 54×44 мм.

Нулевое деление шкалы должно быть в месте нахождения стрелки при обесточенной катушке. Максимальное деление шкалы должно находиться в правой части, не доходя около 5… 10 градусов до ограничителя хода подвижной стрелки.

Для настройки изготовленного высокоомный стрелочный вольтметр щупы X1, Х2 соединяют вместе. После чего, подбором сопротивлений резисторов R21, R23 добиваются того, чтобы при перемещении движка переменного резистора R24 из конца в конец, стрелка РА1 перемещалась от нулевого деления шкалы до примерно её середины в обоих крайних положениях R24. Установив стрелку РА1 на нулевое деление шкалы, подбором сопротивления резистора R8 настраивают работу прибора на диапазоне 0,3 В. Затем изготавливают рабочую копию шкалы РА1. После сборки микроамперметра подбором резисторов R12 – R17 настраивают работу вольтметра на других диапазонах. При настройке прибора измеряемое напряжение не должно содержать переменной составляющей. Если будет применён более чувствительный микроамперметр, то усиление DA2 можно уменьшить, установив резистор R18 большего сопротивления.

varikap.ru

Вольтметры. Виды и работа. Устройство и маркировка. Особенности

Вольтметры являются измерительными приборами, которые предназначены для измерения электродвижущей силы в электрической цепи на некотором ее участке, то есть, для измерения разности электрических потенциалов, которое называется напряжением. Единицей измерения этого параметра является Вольт. Такой измерительный прибор должен подключаться параллельно измеряемому участку или нагрузке. Если вольтметр подключить к выводам батарейки или блока питания, то прибор покажет не напряжение, а электродвижущую силу, так как при подключении в цепь с нагрузкой напряжение меняется.

Вольтметры в идеале должны иметь большое внутреннее сопротивление, для обеспечения точных показаний, и не воздействовать на измеряемую цепь. Поэтому в высокоточных приборах стремятся к наибольшему внутреннему сопротивлению.

Классификация

По принципу действия:

  • Электромеханические.
  • Электронные.

По назначению:

  • Для постоянного тока.
  • Для переменного тока.
  • Импульсные.
  • Фазочувствительные.
  • Селективные.
  • Универсальные.

По способу исполнения:

  • Переносные.
  • Стационарные.
  • Щитовые.
Устройство и работа

Рассмотрим основные виды вольтметров.

Электромеханические

Процесс измерения основан на прямой линейной зависимости движения механического вида от напряжения. Стрелка прибора находится на рамке с обмоткой, расположенной на вращающейся оси внутри постоянного магнита.

При возникновении в рамке напряжения, вокруг нее появляется электромагнитное поле. В результате рамка со стрелкой поворачивается в магнитном поле на определенный угол, величина которого зависит от измеряемой величины. Чувствительностью прибора называется коэффициент пропорциональности между значением угла поворота рамки и напряжением. Чтобы не было колебаний вращающейся рамки со стрелкой, используют магнитно-индукционный демпфер.

Он выполнен в виде алюминиевой пластины, закрепленной на оси, и движется совместно со стрелкой в магнитном поле. Вихревые токи при этом препятствуют колебаниям рамки, поэтому возникающие колебания стрелки затухают. Воздушные демпферы вольтметров состоят из цилиндров с поршнями, которые связаны механическим путем со стрелкой. При возникающих колебаниях стрелки поршень сглаживает их путем затормаживания в цилиндре. Чтобы точность измерений была высокой, прибор не должен зависеть от силы тяжести, стрелка должна отклоняться только от действия катушки в поле магнита, а не от силы тяжести. Поэтому подвижные элементы оснащают специальными грузиками, играющими роль противовесов.

Для уменьшения трения металлические наконечники изготавливают из прочной стали, затем полируют их. Подпятники выполняют из твердых камней. Зазор между подпятником и полированным наконечником регулируется винтом. Направление поворота стрелки зависит от полярности тока, протекающего через катушку. Поэтому для правильных измерений необходимо соблюдать полярность.

Электронные вольтметры

Приборы с электронной начинкой делятся в свою очередь на аналоговые и цифровые. Они отличаются тем, что в аналоговых приборах имеется стрелка и шкала, а в цифровых приборах значение напряжения выводится на цифровой экран. Аналоговые приборы работают по принципу преобразования переменного входного напряжения в постоянное. Затем оно усиливается и поступает на детектор, сигнал от которого отклоняет стрелку. Чем выше напряжение входа, тем больше отклонится стрелка.

Цифровые

Такие приборы работают с большей точностью, в отличие от аналоговых моделей. Принцип их работы заключается в изменении аналогового входного сигнала в цифровой вид. При этом кодированный цифровой сигнал приходит на устройство, преобразующее двоичный код в цифры, отображаемые на экране. Точность измерений цифровых вольтметров зависит от дискретности аналого-цифрового устройства, преобразующего сигнал.

Вольтметры в сети переменного тока

Работа таких устройств заключается в преобразовании переменного значения напряжения в постоянное. После этого сигнал усиливается и поступает на измерительный механизм магнитоэлектрического действия.

Импульсный вольтметр

Такой прибор способен измерить короткие импульсы напряжений в сети. Разберем устройство и работу импульсного вольтметра на примере устройства для поиска неисправностей в электрической сети автомобиля. Он служит для поиска импульсных помех.

Около 5% неисправностей автомобиля возникают из-за неисправностей электрической проводки в виде помех и исчезающего контакта. У старого автомобиля таких неисправностей больше. Простыми вольтметрами и тестерами такие неисправности невозможно, так как они не реагируют на одиночные импульсы, приводящие к сбою и выходу из строя оборудования.

Бортовой компьютер автомобиля при неисправностях выдает сигнал. При проверке выясняется, что это коды – ошибки. Ремонтники меняют свечи, сам компьютер, выполняют другие работы. Но по-прежнему выдается «ошибка двигателя», а кодов неисправностей нет, так как импульсы, вызванные неисправностями, не улавливаются.

Для решения этих проблем существует прибор, измеряющий импульсные сигналы напряжения. Он срабатывает при появлении одиночного импульса. На корпусе устройства имеется переключатель чувствительности.

Порядок работы

  • Большие «крокодилы» подключить на аккумуляторные клеммы.
  • Провод с небольшим «крокодилом» подключить на положительную клемму батареи.
  • Чувствительность установить на «0».
  • Двигатель запустить.
  • При нормальном аккумуляторе при запуске двигателя красный индикатор на приборе не должен светиться. В противном случае необходимо искать неисправность на клеммах батареи или в ее внутреннем состоянии.
  • При запущенном двигателе чувствительность установить на «1», покачать кузов машины, легко постучать по аккумулятору деревянной палкой. Если импульсный вольтметр не сработал, то в аккумуляторе нет проблем.
  • Подобным образом проверяют электропроводку, лампочки, электронные узлы и потребители энергии.

На этом примере становится понятно, для чего нужны и как работают импульсные вольтметры.

Фазочувствительные

Такие приборы называют векторметрами. Они предназначены для замеров квадратурных составляющих напряжений первой гармоники. Они оснащаются двумя индикаторами для показаний мнимой и действительной составляющей комплексного напряжения.

Фазочувствительный вольтметр определяет общее напряжение в комплексе. При этом начальная фаза опорного напряжения принимается за ноль. Такие типы приборов нашли применение в лабораторных исследованиях фазоамплитудных характеристик четырехполюсных усилителей и т.п.

Селективные

Вольтметры, способные избирательно выделить гармонические составляющие сложного сигнала и среднеквадратичную величину напряжения, называют селективными. По конструктивным особенностям и принципу работы такие приборы подобны устройству супергетеродинного радиоприемника, без регулятора усиления.

Универсальные

Название прибора говорит само за себя. С помощью такого вольтметра можно измерить ЭДС в любых цепях и при любых условиях. Чаще всего они имеют в комплекте набор различных шунтов в виде гасящих резисторов.

Универсальные измерители напряжения обладают множеством функций и возможностей, имеют незначительный расход энергии, и могут определить напряжение, как в аналоговом, так и в цифровом виде. Они применяются в различных сферах производства, науки, техники, лабораторных исследованиях.

Переносные вольтметры

Такие приборы являются автономными, так как не требуют для своей работы внешнего питания. Они имеют небольшие габаритные размеры и заключены в удобный эргономичный корпус. Одним из видов переносных вольтметров можно назвать мультиметр, или тестер. Он также имеет компактные размеры, однако его точность работы достаточно высокая, и позволяет получить точные результаты при выполнении ответственных заданий.

Стационарные вольтметры

Приборы стационарного типа обычно размещают в большом металлическом корпусе с большой шкалой измерений. Их можно устанавливать и подключать в различных положениях, для этого на корпусе имеются соответствующие крепления. Стоят такие приборы значительно дороже переносных моделей. Однако высокая точность работы позволяет применять их в различных сферах: лабораториях, крупных производственных объектах, научных центрах и т.д.

Щитовые

Внешний вид щитовых вольтметров аналогичен переносным приборам, с отличием в том, что устанавливаются они в специальные шкафы для контрольных приборов.

Маркировка вольтметров

Для определения типа прибора можно посмотреть его обозначение маркировки. Если первая буква в названии:

  • «Д» — это вольтметр электродинамического действия.
  • «М» — прибор магнитоэлектрический.
  • «Т» — термоэлектрический.
  • «С» — электростатический.
  • «Ц» — приборы выпрямители.
  • «Э» — электромагнитные.
  • «Щ», «Ф» — электронные.

Радиоизмерительные вольтметры маркируются по-другому. Вначале стоит буква «В», а далее цифра обозначает тип. Затем идут символы модели прибора.

Похожие темы:

 

electrosam.ru