Универсальный комбинированный электронный вольтметр

Общие сведения об электронных приборах.

Обозначения:

ЭС – электрическая схема

ППИ – переключатель пределов измерения

СК, СУН – схема калибровки, схема установки нуля

БП – блок питания

ОУ – отсчётное устройство

0 ………. 1 мВ

0 1 В

ОУ:

 

а) Собственно, электрический прибор с магнитоэлектрическим

электрическим механизмом.

 

б)

с электростатическим измерительным механизмом

 

в) ЭЛТ – осциллограф

 

Приборы универсальны, измеряют все величины; имеют широкий диапазон частот. Для электронного прибора сопротивление входа стремится к бесконечности (проще говоря, составляет мегаомы).

R_Н параллельно R_ВХ

R_Н И чтобы R_Н работало необходимо увеличить

 

входное сопротивление до очень большого (поэтому на входе разрыв).

 

Электронный комбинированный вольтметр.

 

Универсальный комбинированный электронный вольтметр

Такие вольтметры предназначены для измерения напряжения постоянного и переменного токов в широком диапазоне частот.

 

На схеме:

УПТ – это усилитель постоянного тока. К нему подсоединены два (условно) подключённых к нему резистора, предназначенных, один – для установки нуля, другой – для калибровки. П – переключатель с пятью возможными положениями. E₀ - образцовый стабильный источник питания; R_0i – это образцовые сопротивления. В универсальных вольтметрах, называемых также комбинированными, часто присутствует возможность измерения сопротивления R_X (на рисунке присутствует). В зависимости от положения переключателя, прибор занимается либо установкой нуля и калибровкой (подготовка к работе), либо непосредственно измерением переменного и постоянного напряжения (основная функция), либо измерить неизвестное сопротивление R_X (дополнительная функция). Для измерения напряжения на кабельный вход () подаётся либо постоянное напряжение, либо переменное(на разные, разумеется, кабельные входы). Буква Д в квадратике – это детектор, предназначенный для преобразования переменного напряжения в постоянное. А нужен он для того чтобы преобразовать переменный сигнал приходящий к нему на вход в постоянный сигнал для усилителя постоянного тока.

 

~ =

Детекторы бывают:

Выпрямительные (например, диод) или «среднего значения»

Синхронные (с высокой помехоустойчивостью)

Амплитудные

Действующего значения

В предложенной схеме почти наверняка будет детектор действующего значения.

амплитудный детектор

детектор среднего значения

детектор действующего значения

Работа схемы:

Подготовка к работе:

1^ОЕ положение переключателя – фактическое КЗ (короткое замыкание). Смотрим на самую точную из шкал, проверяя, нуль ли показан на шкале; если не нуль – не забываем что у нас не простой резистор, а реостат и делаем сопротивление таким, чтобы указатель (стрелка? заяц?) показывал нуль.

2^ОЕ положение переключателя – измеряем падение напряжения на образцовом резисторе R₀₂ . Если по самой точной шкале показывает нуль – всё замечательно. Если что-то не так, опять-таки помним про свойства реостата. Можем приступить непосредственно к измерения.

Основное функции прибора:

3^Е положение переключателя – измеряем поданное на кабельный вход переменное напряжение.

4^ОЕ положение переключателя – измеряем конвертированное в постоянное, переменное напряжение, поданное на кабельный вход.

Дополнительные функции прибора:

5^ОЕ положение переключателя: подключаем к клеммам неизвестно, но искомое сопротивление R_X и снимаем падение напряжения на R_X (прям как во втором положении). Падение напряжения будет пропорционально искомому сопротивлению.

Обычно электронные приборы градуируют в действующих значения синусоидального напряжения. Если на вход вольтметра подаётся напряжение, отличное от синусоидального, то возникает погрешность от формы кривой, которую необходимо учитывать (погрешность). К вышенаписанному – пример на следующей странице…

Пример:

Пусть есть электронный вольтметр и сигнал U_X, ему на вход подаваемый.

ЭВ

Градуировка шкалы в синусоидальных

АД

U_X? U _α действующих значений.

Амплитудный датчик

Пускай на вход подаём два различных по форме сигнала:

а) «Хорошая» синусоида. Погрешности по форме на выходе не будет.

На выходе, при таком входном сигнале, будет присутствовать

б) погрешность от формы, которую необходимо учитывать.

 

Пускай померили при случае а), там никаких проблем не будет. А в случае б) получили следующие показания:

0 1 2 (В) и так далее

 

U_α в случае б)

Всегда стремимся узнать неизвестное U_X, то есть действующее значение. Причём точно знаем, что:

где U_MAX – амплитудное значение; K_A –амплитудный коэффициент; U – действующее значение.

Для синусоидального сигнала

Для сигнала типа меандр («сигнал со скважностью 2»)

Для сигнала типа «непонятный»

Но, для последнего случая: