Вольтметр-измеряем напряжение. Назначение, принцип работы, типы. Вольтметр схема
СТРЕЛОЧНЫЙ ВОЛЬТМЕТР
И то, что ко всему привыкаешь и то, что с кем поведешься от того и наберешься - прописные истины. Вот и я привык к своему мультиметру и когда его кто-то хватает (извините, берёт попользоваться) – меня «жаба душит». Сказать ничего не могу, это от меня домочадцы подцепили некоторое количества вируса радиолюбительства и теперь имеют потребность померить напряжение батареек в пульте, аккумулятора в телефоне и т.д. Терпел. Пока не услышал, что некоторые граждане заинтересовались напряжением в розетках.
Откуда появилась эта измерительная головка уже не помню, но всегда считал её «убитой в ноль» - ошибался. При проверке выяснилась её полная адекватность. Вот только внешний вид...
Разобрал по максимуму. Корпус отмыл, верхнюю часть подклеил. Со шкалы кончиком лезвия маленького канцелярского ножа соскрёб лишние нолики. Получилась шкала на 15 вольт. Вместо сопротивления на 150к запаял в колодку перемычку. Отломанный кончик стрелки вернул на место при помощи кусочка изоляции и клея.
Стрелка, конечно, нуждалась в балансировке. Сделал по следующей технологии уравновешивания стрелки имеющимися противовесами с капельками припоя на них (двигаем хорошо разогретым паяльником, эти самые капельки).
Куда двигать – стрелку располагаем горизонтально и смотрим, что перевешивает, если стрелка, то каплю передвинуть от центра. Если противовес - то каплю к центру.
Имеющиеся углубления в верхней части корпуса заполнил при помощи паяльника пластмассой и выровнял напильником, затем мелкой и потом самой мелкой шкуркой, наконец, покрасил и вставил в неё на клей вырезанное стекло. Покрасил и внутреннюю металлическую планку (чтоб всё в цвет), просушил и собрал.
Внешний шарм появился. А для придания технического изыска дополнил измерительную головку переключателем на три положения и тремя резисторами.
Измерительная головка стала обладательницей трёх пределов измерения: на 3, 15 и 30 вольт. Вот картинка печатной платы и схемы по совместительству:
Остановлюсь на моменте сборки. Как оказалось, научиться выколупывать компаунд из зазора между нижней и верхней частями измерительных головок и тем самым их разъединять не проблема, проблема их соединить. Ну не заморачиваться же, в самом деле, их заливкой компаундом по новой. Соединяю так:
В самом уголке сверлю отверстие несколько меньшее диаметром, чем приготовленные саморезы (исключительно алюминиевые) и... А если кого смущает возможность проникновения вовнутрь пыли, то для этого есть пластилин. По готовности измерителя (назвал его вольтметром первого уровня) проинструктировал причастных и выдал в пользование. Прибор понравился, особенно тем, что всего одна «кнопочка». В розетку просил щупы не толкать – лучше сразу гвоздики. С пожеланием успеха, Babay.
Форум по стрелочникам
Обсудить статью СТРЕЛОЧНЫЙ ВОЛЬТМЕТР
radioskot.ru
назначение, принцип работы, типы, схема подключения
Вольтметр – это прибор, назначение которого измерять электродвижущую силу (ЕДС) на определенном участке электрической цепи, или проще – прибор для измерениянапряжения (разность электрических потенциалов). Этот прибор всегда подключается параллельно элементу питания или нагрузке. Измеренное значение вольтметр показывает в Вольтах.
Если говорить об идеальном вольтметре, то он должен обладать бесконечным внутренним сопротивлением, чтобы точно измерять напряжение и не оказывать побочного воздействия на цепь. Именно поэтому в приборах высокого класса стараются сделать максимально возможным внутреннее сопротивление, от которого зависит точность измерения и помехи, создаваемые вольтметром в электрической цепи.
Рисунок — Формулы измерения напряжения
Если говорить о способе монтажа, то вольтметры подразделяют на три основные группы:
• Стационарные;
• Щитовые;
• Переносные;
Как становится ясно из названия, стационарные приборы используются там, где необходим постоянный контроль, щитовые – в распределительных щитках и на приборных панелях, а переносные – в компактных приборах, которые можно использовать в любом месте.
Рисунок — Схема подключения вольтметра
Посмотрите видео о подключении вольтметра:
По назначению все вольтметры делятся
• Переменного тока;
• Постоянного тока;
• Селективные;
• Фазочувствительные;
• Импульсные.
Вольтметры переменного тока, как и постоянного используются для измерений в сетях с соответствующим типом тока, а вот селективные – могут отделять гармоническую составляющую сложного сигнала, и определять среднеквадратическое значение напряжения.
Импульсный вольтметр обычно используют для измерений амплитуды постоянных импульсных сигналов, а также они способны точно определить амплитуду одиночного импульса.
Фазочувствительные приборы могут измерять изменения составляющих комплексных напряжений, благодаря чему становится возможным точное исследование амплитудно-фазовой характеристики усилителей, и прочих подобных схем.
По принципу действия различают электронные (цифровые или аналоговые), и электромеханические вольтметры (электромагнитные, термоэлектрические, а также магнитоэлектрические, электродинамические и электростатические).
Все электромеханические приборы, за исключением термоэлектрических, по сути, являются обычным измерительным механизмом с показывающим устройством. Во всех них для расширения пределов измерений применяются дополнительные сопротивления.
Приборы данной категории, не смотря на довольно высокое внутреннее сопротивление, имеют относительно большую погрешность, что делает невозможным их использование в ходе экспериментов и исследований, где требуется повышенная точность данных.
Термоэлектрический вольтметр использует для замеров электродвижущую силу одной или нескольких термопар, которые греются из-за тока входящего сигнала. Они более точны и компактны, в сравнении с электромеханическими измерителями напряжения.
Электронные вольтметры в свою очередь подразделяются на цифровые и аналоговые.
Цифровой вольтметр преобразует постоянное значение напряжения в цифровой сигнал, который и выводится на табло прибора. Делается это при помощи аналого-цифрового преобразователя.
В аналоговых вольтметрах помимо магнитоэлектрического измерителя и дополнительных резисторов в обязательном порядке присутствует измерительный усилитель, позволяющий в несколько раз повысить внутреннее сопротивление прибора, и соответственно – улучшить точность показаний.
Рассмотрим несколько вольтметров разных производителей
1. В3-57 — микровольтметр
Измерительное устройство модели В3-57 — вольтметр-преобразователь среднеквадратич. показаний. Разработан для замеров среднеквадратич. значения напряжений произвольной формы и их линейного преобразован. в напряжение постоян. тока. Шкала прибора промаркирована в среднеквадратич. значениях напряжения и децибелах (от 0 дБ и до 0,775 В). Используется при контроле и наладке разнообразных радиотелетехнических устройств и средств связи, вычислении частотных характеристик широкополосных аппаратов, обследованиях шумовых устойчивых сигналов и т. д.
Основные техданные:
— Пределы замеров напряжений 10 мкВ — 300 В с граничными зонами: 0,03-0,1-0,3-1-3-10-30-100-300мВ 1-3-10-30-100-300В
— Напряжение на выходе линейного преобразоват. 1 В
— Сопротивление на выходе линейного преобразоват. 1 кОм ±10%
— Предельный коэфф. амплитуды сигнала 6*(Uk/Ux)
2.Вольтметры переменного напряжения АКИП-2401
— Измерение ср.квадратического значения переменного напряжения
— Диапазон частот: 5 Гц…5 МГц
— Диапазон измерения напряжения: 50 мкВ…300 В (6 пределов)
— Два измерительных ВЧ входа: Кан1 / Кан2
— Максимальное разрешение: 0,0001 мВ
— Отображение уровня входного сигнала в дБн, дБм, Uпик
— Автоматический или ручной выбор пределов измерений, удержание результата (Hold)
— Двухстрочный VDF-дисплей
— Интерфейс RS-232
3. Вольтметр В7-40/1
Высококачественный цифровой универсальный прибор, предназначенный для измерения постоянного и переменного напряжений, силы токов и сопротивления постоянному току. вольтметр В7-40/1 применяется при производстве радиоаппаратуры и электрорадиоэлементов, при научных и экспериментальных исследованиях, в лабораторных и цеховых условиях. Встроенный в вольтметр В7-40/1 интерфейс IEEE 488 позволяет успешно использовать его в составе автоматизированных информационно — измерительных систем.
Вольтметр В7-40/1 соответствует жестким условия эксплуатации.
— Точность измерения по постоянному току вольтметра В7-40/1 — 0,05 %
— Основная погрешность измерения ±(0,04 %+ 5 ед. мл. р)
Входное сопротивление:
— на диапазоне 0,2 В не менее 1 ГОм
— на диапазоне 2 В не менее 2 ГОм
— на диапазонах 200….1000 В, не менее 10 МОм
Ещё одно видео о способе подключения вольтметра:
pue8.ru
Как добавить амперметр в китайский вольтметр
Получил с AliExpress парочку электронных встраиваемых вольтметров модели V20D-2P-1.1 (измерение постоянного напряжения), цена вопроса 91 цент штука. Вот его характеристики:
рабочий диапазон 2,5 В — 30 В
цвет свечения красный
габаритный размер 23 * 15 * 10 мм
дополнительного питания не требует (двухпроводной вариант)
есть возможность подстройки
частота обновления: около 500 мс/время
обещанная точность измерения: 1% (+/-1 разряд)
И всё было бы хорошо, поставил по месту и пользовался, да попалась на глаза информация о возможности их доработки – добавление функции измерения тока.
Цифровой китайский вольтметр
Приготовил всё необходимое: двухполюсной тумблер, выводные резисторы – один МЛТ-1 на 130 кОм и второй проволочный на 0,08 Ом (изготовил из нихромовой спирали диаметром 0,7 мм). И целый вечер согласно найденной схемы и руководства по её реализации соединял это хозяйство проводами с вольтметром. Безрезультатно. То-ли догадливости в понимании недосказанного и недочерченного в найденном материале не хватило, то ли имели место отличия в схемах. Вольтметр не работал никак вообще.
Подключаем модуль цифровой вольтметр
Пришлось выпаивать индикатор и изучать схему. Тут уже требовался не маленький паяльник, а махонький, так, что повозился изрядно. Зато в течении следующих пяти минут, когда вся схема стала доступна обзору, всё–всё понял. В принципе знал, что с этого и нужно начинать, но уж очень хотелось решить вопрос «по лёгкому».
Схема доработки V-метра
Схема доработки: амперметр в вольтметр
Так родилась эта схема соединения дополнительных электронных компонентов с уже существующими в схеме вольтметра. Отмеченный синим цветом штатный резистор схемы подлежит обязательному удалению. Скажу сразу отличия от других схем приведённых в интернете нашёл, например соединение подстроечного резистора. Всю схему вольтметра перерисовывать не стал (повторять не собираюсь), начертил только ту часть, которая необходима для доработки. То, что питание вольтметра нужно делать отдельным считаю очевидным, всё-таки начало отсчёта в показаниях должно начинаться с нуля. В дальнейшем выяснилось, что питание от батарейки или аккумулятора не подойдет, ибо токопотребление вольтметра при напряжении в 5 вольт составляет 30 мА.
Плата — модуль китайский вольтметр
После сборки вольтметра взялся за суть действа. Мудрствовать не буду, просто покажу и расскажу, что с чем соединить, чтобы всё получилось.
Пошаговая инструкция
Итак, действие первое – из схемы выпаивается СМД резистор сопротивлением 130 кОм стоящий на входе плюсового провода питания, между диодом и подстроечным резистором 20 кОм.
Подключаем резистор в вольтметр-амперметр
Второе. На освободившейся контакт, со стороны подстроечника припаивается провод желаемой длины (для пробы удобно 150 мм и лучше красного цвета)
Выпаять СМД резистор
Третье. На дорожку соединяющую резистор 12 кОм и конденсатор, с «земляной» стороны припаивается второй провод (например синий).
Испытание новой схемы
Теперь согласно схемы и этого фото «вешаем» на вольтметр дополнение: тумблер, предохранитель и два резистора. Тут главное правильно подпаять вновь установленные красный и синий провода, впрочем, не только их.
Блок вольтметр переделываем в А-метр
А вот тут проводов побольше, хотя всё и просто:
«полезная нагрузка» — парой соединительных проводов подсоединён э/двигатель«отдельное питание вольтметра» — аккумулятор с ещё двумя проводами«выход блока питания» — ещё парочка проводов
После подачи питания на вольтметр сразу высветилось «0,01», после подачи питания на электродвигатель измеритель в режиме вольтметра показал напряжение на выходе блока питания равное 7 вольтам, затем переключил в режим амперметра. Переключение производил при отключении подачи питания на нагрузку. В дальнейшем вместо тумблера поставлю кнопку без фиксации, так безопасней для схемы и удобней для эксплуатации. Порадовало то, что всё заработало с первой попытки. Однако показания амперметра были отличные от показаний на мультиметре больше чем в 7 раз.
Китайский вольтметр — амперметр после переделки
Тут и выяснилось, что проволочный резистор вместо рекомендованного сопротивления 0,08 Ом имеет 0,8 Ом. Ошибся в измерении при его изготовлении в подсчёте нулей. Вышел из положения так: крокодил с минусовым проводом с нагрузки (оба чёрные) подвинул по распрямлённой нихромовой спирали в сторону входа с блока питании, тот момент, когда показания мультиметра и доработанного теперь уже ампервольтметра совпали и стали моментом истины. Сопротивление задействованного участка нихромовой проволоки составило 0,21 Ом (мерил приставкой к мультиметру на пределе «2 Ом»). Так что это даже и не плохо получилось, что вместо 0,08 резистор получился 0,8 Ом. Тут как не считай, по формулам, всё равно придётся подгонять. Для наглядности результат своих хлопот записал на видеоролик.
Видео
Приобретение данных вольтметров считаю удачным, вот только жаль, что их нынешняя цена в том магазине сильно выросла, без малого 3 доллара за штуку. Автор Babay iz Barnaula.
Вольтметр на микроконтроллере Atmega8 и на светодиодном индикаторе FYT-3031-BSR-21 с общим анодом, применяют в измерениях напряжений блоков питания, при контроле зарядки аккумуляторов и в других устройствах.
Технические характеристики вольтметра
количество сегментов индикатора – 3;
измеряемый диапазон напряжения: 0 – 50 В;
измерительный шаг - 0.1 В;
расчетная погрешность - 0.3%;
U напряжение питания от 6 до 14 В.
Схема вольтметра представлена на рисунке ниже.
Схема работы вольтметра на микроконтроллере
Питающее входное напряжение ограничивает и стабилизирует микросхема DA1 - 7805. Диод VD1 является своего рода гарантом того что полярность не перепутана. Конденсаторы С1 и С2 стабилизируют работу микросхемы. Измеряемое напряжение подается на вход микроконтроллера через делитель напряжения, R1 и R2 которые расширяют диапазон измерения. Напряжение получаемое на входе в АЦП преобразуется в цифровое значение. Резистор R3 номиналом 10 кОм необходим для защиты микроконтроллера от случайного сброса.
Полученное таким образом цифровое значение раскладывается на разряды. Вывод значения каждого разряда производится последовательно при помощи динамической индикации. Набор резисторов R4 - R11 ограничивает ток в сегментах индикатора до приемлемых значений. На выводах A1 - A3 появляется положительное напряжение последовательно.
Детали и настройка схемы
Резистор R1 лучше применить прецизионный, как пример, типа С2-36 (допуск 0.5%) или С2-29В-0,125 ( допуск 0.25-0.5%). Сопротивление R2 для подстройки многооборотное, как пример, тип его 3296W. Сопротивления R3 - R11 мощностью 0,125-0,5 ватт (допуск +10%) , как пример, тип С2-33; CF1/4 и т. д. Конденсаторы С1, С2 подойдут электролитический любые с пределом Т* = 105*С, емкостью – 22-47 мкФ. Конденсатор С3 с керамики, как пример, К10-17Б. Диод VD1 лучше заменить бы на 1N4148 или даже более мощный КД247; 1N4001; и т. д. Стабилизатор U до 5 В DA1 любой, но в корпусе TO220, как пример, КР142ЕН5А и т. д.
При настройке прибора на вход дают образец напряжения – под 50 В, но не больше, и регулировкой R2 достигают того, чтобы совпали показания вольтметра и образец напряжения. Потом ось резистора подстройки контрят нитрокраской или цапонлаком, которые быстро сохнут.
Сборка вольтметра
При динамичном управлении индикаторами светодиодными необходимо учитывать эффект от накопившихся зарядов в светодиодах. Если просто снимается U с сегмента, то накопленный заряд в диффузионной емкости p-n-p перехода будет еще какое-то время засвечивать индикатор, пока p-n-p-переходная емкость полностью не потеряет заряд. Это называется паразитной подсветкой индикатора. Чтобы быстро рассеять данный заряд и четко гасить индикатор, необходимо подать на сегменты U с обратной полярностью (как пример, для индикатора с 1-общим анодом на сегмент-катод надо подать уровень до 5 В, а на анод – уровень 0 В.)
Точность вольтметра на микроконтроллере с АЦП 10 - ти разрядными не очень высокая, составляет всего лишь примерно 0.3 %. Ее вычисляют следующим образом: ошибка дискретности 1LSB + нелинейная ошибка (по Даташиту – это 2LSB). Суммарная ошибка будет равна 3LSB. Соответственно погрешность относительная 3/1024~0,3%. Погрешность абсолютная для показаний близких к 50 В 0.3% = ±0,15 В.
Следовательно, разница при этом между завышенными показаниями и заниженными вдвое больше и равняется она - 0.3 В. Говоря другими словами, прибор настраивается так, чтобы отклонения показаний получались не односторонними, а симметричными по отношению к заданной характеристики.
Исходный код и прошивка для вольтметра
< Назад
Вперёд >
Добавить комментарий
www.radio-magic.ru
Лекция №3 - Электронные вольтметры
ЛЕКЦИЯ №5
ЭЛЕКТРОННЫЕ АНАЛОГОВЫЕ ПРИБОРЫ И ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ
Электронные аналоговые приборы и преобразователи представляют собой средства измерений, в которых преобразование сигналов измерительной информации осуществляется с помощью аналоговых электронных устройств. Выходной сигнал таких средств является непрерывной функцией измеряемой величины. Электронные приборы и преобразователи применяют при измерениях практически всех электрических величин: напряжения, тока, частоты, мощности, сопротивления и т.д.
Достоинства электронных измерительных приборов:
высокая чувствительность обусловлена применением усилителей;
малое потребление энергии из цепи, в которой производят измерение, что определяется высоким входным сопротивлением данных приборов;
широкий диапазон частот, в котором чувствительность неизменна.
Недостатки:
сложность, обусловленная большим числом деталей и элементов;
необходимость в источниках питания электронных устройств, входящих в прибор;
сравнительно невысокая надежность, обусловленная большим числом элементов.
ЭЛЕКТРОННЫЕ ВОЛЬТМЕТРЫ
В электронных вольтметрах измеряемое напряжение преобразуется с помощью аналоговых электронных устройств в постоянный ток, который подается на магнитоэлектрический измерительный механизм со шкалой, градуированный в единицах напряжения. Электронные вольтметры обладают высокой чувствительностью и широким диапазоном измеряемых напряжений (от десятков нановольт на постоянном токе до десятков киловольт), большим входным сопротивлением (более 1 Мом), могут работать в широком частотном диапазоне (от постоянного тока до частот порядка сотен МГц).
Существуют множество различных типов вольтметров. По своему назначению и принципу действия наиболее распространенные вольтметры могут быть подразделены на вольтметры постоянного тока, переменного тока, универсальные, импульсные и селективные.
Вольтметры постоянного тока. Упрощенная структурная схема таких вольтметров показана на рис. 5.1, где ВД – входной делитель напряжения; УПТ – усилитель постоянного тока; ИМ – магнитоэлектрический измерительный механизм; Ux– измеряемое напряжение.
Рис. 5.1. Структурная схема электронного вольтметра постоянного тока
Последовательное соединение делителя напряжения и усилителя позволяет делать вольтметры высокочувствительными и многопредельными за счет изменения в широких пределах их общего коэффициента преобразования. Повышение чувствительности вольтметров постоянного тока путем увеличения коэффициента усиления УПТ kУПТ наталкивается на технические трудности из-за нестабильности работы УПТ, характеризующейся изменением kУПТ и самопроизвольным изменением выходного сигнала усилителя (дрейф "нуля"). Поэтому в таких вольтметрах kУПТ≈1, а основное назначение УПТ – обеспечить большое входное сопротивление вольтметра.
Данная структурная схема вольтметра постоянного тока используется в составе универсальных вольтметров, поскольку при незначительном усложнении – добавлении преобразователя переменного напряжения в постоянное, появляется возможность измерения и переменного напряжения.
Вольтметры переменного тока. Такие вольтметры состоят из преобразователя переменного напряжения в постоянное, усилителя и магнитоэлектрического измерительного механизма. Возможны две обобщенные структурные схемы вольтметров переменного тока (рис. 5.2), различающиеся своими характеристиками. В вольтметрах по схеме рис. 5.2,а измеряемое напряжение uх, сначала преобразуется в постоянное напряжение, которое затем подается на УПТ и ИМ, являющиеся, по существу, вольтметром постоянного тока. Преобразователь Пр представляет собой нелинейное звено, поэтому вольтметры с такой структурой могут работать в широком частотном диапазоне. В то же время указанные недостатки УПТ и особенности работы нелинейных элементов при малых напряжениях не позволяют делать такие вольтметры высокочувствительными.
В вольтметрах, выполненных по схеме рис. 5.2,б, благодаря предварительному усилению удается повысить чувствительность. Однако создание усилителей переменного тока с большим коэффициентом усиления, работающих в широком диапазоне частот, – трудная техническая задача. Поэтому такие вольтметры имеют относительно низкий частотный диапазон (1 – 10 МГц).
Различают вольтметры амплитудного, среднего или действующего значения.
Рис. 5.3. Схема (а) и временная диаграмма сигналов преобразователя амплитудных значений (пикового детектора) с открытым входом
Вольтметры амплитудного значения имеют преобразователи амплитудных значений (пиковые детекторы) с открытым (рис. 5.3,а) входом, где uвх и uвых – входное и выходное напряжение преобразователя. Если вольтметр имеет структуру рис. 5.3,а, то для преобразователя uвх=uх. В амплитудных преобразователях с открытым входом конденсатор заряжается практически до максимального uхmax положительного (при данном включении диода) значения входного напряжения (рис. 5.3,б). Пульсации напряжения uвых на конденсаторе объясняются его подзарядом при открытом диоде, когда uвх>uвых, и его разрядом через резистор R при закрытом диоде, когда uвх<uвых.
Универсальные вольтметры. Такие вольтметры предназначены для измерения напряжений постоянного и переменного токов. Обобщенная структурная схема показана на рис. 5.4, где В – переключатель. В зависимости от положения переключателя В вольтметр работает по схеме вольтметра переменного тока с преобразователем П (положение 1) или вольтметра постоянного тока (положение 2).
В универсальных вольтметрах, называемых также комбинированными, часто предусматривается возможность измерения сопротивлений Rх. В таких вольтметрах имеется преобразователь ПR, выходное напряжение которого зависит от неизвестного сопротивления: Uвых=f(Rx). На основании этой зависимости шкала прибора градуируется в единицах сопротивления. При измерении резистор с неизвестным сопротивлением подключается к входным зажимам преобразователя, а переключатель ставится в положение 3.
Импульсные вольтметры. Для измерения амплитуды импульсных сигналов различной формы применяют импульсные вольтметры. Особенности работы импульсных вольтметров определяются малой длительностью τ измеряемых импульсов (от 10-100 нс) и значительной скважностью (до 109), где Т – период следования импульсов.
Импульсные вольтметры могут быть выполнены по структурной схеме рис. 5.2,а, при этом используют преобразователи амплитудных значений с открытым входом (рис. 5.3,а). Большая скважность импульсов и малая их длительность предъявляют жесткие требования к преобразователям амплитудных значений. Поэтому в импульсных вольтметрах применяют компенсационные схемы амплитудных преобразователей (рис. 5.5).
Входные импульсы uвх заряжают конденсатор С1. Переменная составляющая напряжения на этом конденсаторе, вызванная подзарядом его измеряемыми импульсами и разрядом между импульсами (аналогично рис. 5.3,б), усиливается усилителем У переменного тока и выпрямляется с помощью диода D2. Постоянная времени цепи RC2 выбирается достаточно большой, поэтому напряжение на конденсаторе С2 в промежутке между импульсами изменяется незначительно. С выхода преобразователя при помощи резистора Rо.с. обратной связи на конденсатор С1 подается компенсирующее напряжение. При большом коэффициенте усиления усилителя это приводит к значительному уменьшению переменной составляющей напряжения на конденсаторе С1, вследствие чего в установившемся режиме напряжение на конденсаторе практически равно амплитуде измеряемых импульсов, а выходное напряжение пропорционально этой амплитуде: .
Селективные вольтметры. Такие вольтметры предназначены для измерения действующего значения напряжения в некоторой полосе частот или действующего значения отдельных гармонических составляющих измеряемого сигнала.
Принцип действия селективного вольтметра заключается в выделении отдельных гармонических составляющих сигнала или сигнала узкой полосы частот с помощью перестраиваемого полосового фильтра и измерении действующего значения выделенных сигналов.
Физически реализуемый полосовой фильтр не обладает строго прямоугольной амплитудно-частотной характеристикой (АЧХ). Это может привести к тому, что через такой фильтр пройдут соседние гармонические составляющие с некоторым коэффициентом передачи. В этом случае селективный вольтметр измеряет действующее значение суммы гармонических составляющих, прошедших через фильтр, с учетом реальных коэффициентов передачи для каждой составляющей.
Измеряемый сигнал uх через избирательный входной усилитель ВУ подается на смеситель См, предназначенный для преобразования частотного спектра измеряемого сигнала. На выходе смесителя появляется сигнал, пропорциональный измеряемому сигналу, но с частотами спектра , где - частота гармонических составляющих входного сигнала; - частота сигнала синусоидального генератораГ (гетеродина). Усилитель промежуточной частоты УПЧ настроен на некоторую фиксированную частоту . Поэтому на выходУПЧ пройдет только та составляющая выходного сигнала смесителя, частота которой . Этот сигнал соответствует гармонической составляющей измеряемого сигнала с частотой . Действующее значение этой гармонической составляющей измеряется вольтметром действующего значенияВДЗ. Изменяя частоту генераторов , можно измерять действующее значение различных гармонических составляющих сигналаuх.
Функцию полосового фильтра в этой схеме выполняет УПЧ. Благодаря фиксированному (неперестраиваемому) значению частоты настройки УПЧ этот усилитель имеет большой коэффициент усиления и узкую полосу пропускания, что обеспечивает высокую чувствительность и избирательность селективного вольтметра.
studfiles.net
Простой электронный вольтметр на светодиодах. Схема и описание
В данной статье приводится описание простого вольтметра, индикатором которого являются двенадцать светодиодов. Данный вольтметр на светодиодах позволяет отображать измеряемое напряжение в диапазоне от 0 до 12 вольт с шагом в 1 вольт, причем погрешность в измерении не превышает 2 процентов.
Наиболее подходящая область применения данного светодиодного вольтметра-индикатора - это использование в регулируемых блоках питания. Если под рукой имеются все необходимые радиодетали, то схему возможно собрать буквально за час-два.
Описание устройства светодиодного вольтметра
На операционных усилителях LM324 (DA1…DA3) построены компараторы напряжения. Их инверсные входы подключены к резисторному делителю напряжения, собранного на сопротивлениях R1 и R2, через который на схему поступает измеряемое напряжение.
На неинвертирующие входы ОУ подается опорное напряжение с делителя, построенного на резисторах R3 - R15. Если на входе вольтметра не подано напряжение, то на выходах DA1…DA3 будет сигнал высокого уровня и соответственно на выходах логических элементов DD1…DD3 (Исключающее ИЛИ)
будет логический ноль, поэтому светодиоды не горят.
При подаче на вход вольтметра напряжения, на определенных выходах компараторов DA1…DA3 (в соответствии с уровнем на напряжения на неинвертирующих выводах ОУ) появится низкий логический уровень.
Как следует из принципиальной схемы, при различных уровнях напряжения на входах интегральных микросхем DD1…DD3, на их выходах устанавливается высокий логический уровень, в результате чего начинает светиться соответствующий светодиод. Для ограничения напряжения на входе вольтметра до 12 вольт в схему включен стабилитрон VD2.
Детали светодиодного вольтметра
В схеме в качестве компараторов использованы ОУ LM324. Их применение способствовало снижению общего числа микросхем и прочих радиоэлементов для сопряжения аналоговой части схемы с интегральными микросхемами. Конденсаторы - КМ. Все сопротивления - МЛТ-0,125, МЛТ-0,25.
Светодиоды HL1 - HL12 можно применить АЛ307. Интегральный стабилизатор напряжения DA5 78L12 возможно заменить на КРЕН8Б или 7812. Стабилитрон VD2 можно поменять на КС212 с буквой Е или Ж. Схема вольтметра запитана от нестабилизированного источника постоянного напряжения от 13 до16 вольт с током нагрузки не ниже 12 мА.
Источник Радиоаматор, 8/2001
www.joyta.ru
Милливольтметр и вольтметр | Все своими руками
Опубликовал admin | Дата 23 июля, 2016
Эта статья посвящена двум вольтметрам, реализованных на микроконтроллере PIC16F676. Один вольтметр имеет диапазон измеряемых напряжений от 0,001 до 1,023 вольта, другой, с соответствующим резистивным делителем 1:10, может измерять напряжения от 0,01 до 10,02 вольта. Ток потребления всего устройства при выходном напряжении стабилизатора +5 вольт составляет примерно 13,7 мА. Схема вольтметра изображена на рисунке 1.
Два вольтметра схема
Цифровой вольтметр, работа схемы
Для реализации двух вольтметров использованы два вывода микроконтроллера, сконфигурированных на вход для модуля цифрового преобразования. Вход RA2 используется для измерения малых напряжений, в районе вольта, а к входу RA0 подключен делитель напряжения 1:10, состоящий из резисторов R1 и R2, позволяющий измерять напряжение до 10 вольт. В данном микроконтроллере используется десятиразрядный модуль АЦП и чтобы реализовать измерение напряжения с точностью до 0,001 вольта для диапазона 1 В, пришлось применить внешнее опорное напряжение от ИОН микросхемы DA1 К157ХП2. Так как мощность ИОН микросхемы очень маленькая, и чтобы исключить влияние внешних цепей на этот ИОН, в схему введен буферный ОУ на микросхеме DA2.1 LM358N. Это неинвертирующий повторитель напряжения, имеющий стопроцентную отрицательную обратную связь — ООС. Выход этого ОУ нагружен на нагрузку, состоящую из резисторов R4 и R5. С движка подстроечного резистора R4, опорное напряжение величиной 1,024 В подается на вывод 12 микроконтроллера DD1, сконфигурированного, как вход опорного напряжения для работы модуля АЦП. При таком напряжении каждый разряд оцифрованного сигнала будет равен 0,001 В. Чтобы уменьшить влияние шумов, при измерении малых величин напряжения применен еще один повторитель напряжения, реализованный на втором ОУ микросхемы DA2. ООС этого усилителя резко уменьшает шумовую составляющую измеряемой величины напряжения. Так же уменьшается напряжение импульсных помех измеряемого напряжения.
Для вывода информации об измеряемых величинах применен двухстрочный ЖКИ, хотя для этой конструкции хватило бы и одной строки. Но иметь в запасе возможность вывода еще какой ни будь информации, тоже не плохо. Яркость подсветки индикатора регулируется резистором R6, контрастность выводимых символов зависит от величины резисторов делителя напряжения R7 и R8. Питается устройство от стабилизатора напряжения собранного на микросхеме DA1. Выходное напряжение +5 В устанавливается резистором R3. Для уменьшения общего тока потребления, напряжение питания самого контроллера можно уменьшить до величины, при которой сохранялась бы работоспособность контроллера индикатора. При проверке данной схемы индикатор устойчиво работал при напряжении питания микроконтроллера 3,3 вольта.
Настройка вольтметра
Для настрой данного вольтметра необходим, как минимум цифровой мультиметр, способный измерять напряжение 1,023 вольта, для настройки опорного напряжения ИОН. И так, с помощью контрольного вольтметра выставляем на выводе 12 микросхемы DD1 напряжение величиной 1,024 вольта. Затем на вход ОУ DA2.2, вывод 5 подаем напряжение известной величины, например 1,000 вольт. Если показания контрольного и настраиваемого вольтметров не совпадают, то подстроечным резистором R4, изменяя величину опорного напряжения, добиваются равнозначных показаний. Затем на вход U2 подают контрольное напряжение известной величины, например 10,00 вольт и подборкой величины сопротивления резистора R1, можно и R2, а можно и тем и другим добиваются равнозначных показаний обоих вольтметров. На этом регулировка заканчивается.
Фото устройства на макетной плате
Внешний вид собранного устройства на макетной плате показан на фото 1. Успехов. К.В.Ю. Скачать файл прошивки
Обсудить эту статью на - форуме "Радиоэлектроника, вопросы и ответы".
1. В3-57 — микровольтметр
3. Вольтметр В7-40/1
Цифровой китайский вольтметр
Подключаем модуль цифровой вольтметр
Схема доработки: амперметр в вольтметр
Плата — модуль китайский вольтметр
Подключаем резистор в вольтметр-амперметр
Выпаять СМД резистор
Блок вольтметр переделываем в А-метр
Китайский вольтметр — амперметр после переделки
