О подключении вольтметра: схема подключения вольтметров к цепи

Общие сведения о вольтметрах

Внешний вид вольтметров похож на амперметры. Их подключение осуществляется параллельно с источником электроэнергии. Для измерения напряжения используется непосредственный отсчет. Идеальный вольтметр должен обладать бесконечным внутренним сопротивлением. Чем выше это сопротивление, тем ниже воздействие вольтметра на измеряемые объекты. Это позволяет применять устройство в разных областях и получать более точные показатели.

Как пользоваться вольтметром

Данные приборы в соответствии с принципом действия могут быть электромеханическими и электронными. В свою очередь, электромеханические вольтметры по конструктивным особенностям разделяются на группы электромагнитных, электродинамических и магнитоэлектрических устройств. Электронные приборы выпускаются в виде цифровых и аналоговых моделей. Они позволяют измерять переменный и постоянный ток. В зависимости от применения, данные устройства могут быть переносными, щитовыми и стационарными.

Технические характеристики вольтметра

Нормальная работа вольтметра возможна при температуре воздуха не превышающая 25 – 30оС с относительной влажностью воздуха до 80% при атмосферном давлении 630 – 800мм рт. ст. Частота питающей сети 50 Гц и с напряжением 220В (частотой до 400 Гц). На измерение большое влияние оказывает форма кривой переменного напряжения питающей сети – синусоида с коэффициентом гармоник не более 5%.

Возможности прибора оцениваются при помощи следующих показателей:

  1. Сопротивление прибора.
  2. Диапазон измеряемых величин напряжения.
  3. Класс точности измерений.
  4. Предельные границы частот напряжения переменной цепи.

Обозначение и характеристики

Согласно единой системе конструкторской документации, на принципиальных и электрических схемах вольтметр принято обозначать в виде окружности, в середину которой вписывается латинская буква V. На рисунках и чертежах прибор подписывается русской буквой «В» или английской аббревиатурой PV.

Кроме того, первая цифра, стоящая в названии прибора после буквы «В», выпускаемого в странах бывшего СССР, обозначает тип устройства. Например, «B2» — постоянного тока, «B3» — переменного, «B4» — импульсного, «B7» — универсального.

Для оценки возможностей прибора принято использовать следующие технические характеристики:

Характеристики вольтметра

  • Внутренний импеданс источника. Характеризуется сопротивлением, измеренным на выходе прибора. Чем больше это значение, тем прибор считается более качественным.
  • Диапазон измерений. Это область, ограниченная наименьшим и наибольшим значением, которое может измерить прибор. Большинство тестеров являются универсальными, измеряющими напряжение в диапазоне от десятков милливольт до киловольта. Однако в исследовательских центрах используются приборы, позволяющие определять мили или даже микровольты.
  • Точность показаний. Этим параметром обозначается погрешность между реальными значениями напряжения и измеренными. В зависимости от значений измеряемой амплитуды сигнала, эта погрешность изменяется, поэтому характеризуется она классом точности. Например, для прибора, работающего в диапазоне измерения от 0 до 60 вольт, класс точности, равный единице, будет обозначать, что погрешность прибора не может превышать 0,6 В, но на малых значениях такой допуск недопустим. Поэтому диапазон измерений и разбивается на небольшие участки.
  • Диапазон частот. Определяется чувствительностью электронных компонентов регистрировать сигнал той или иной частоты.
  • Рабочая температура окружающей среды. Обозначает условия, при которых погрешность измерения будет соответствовать заявленному классу точности.

Вам это будет интересно  Цветовая маркировка резисторов и онлайн-калькулятор

Виды вольтметров

Кроме технических параметров, определяющих назначение прибора, в описаниях вольтметра часто указываются его физические размеры. Связано это с тем, что все устройства по виду конструкции разделяют на три типа:

  1. Переносные.
  2. Стационарные.
  3. Панельные (щитовые).

Переносные. вольтметры
Первые обычно относятся к полупрофессиональным и любительским измерительным устройствам. Выглядят они в виде прямоугольных коробочек, сделанных из жёсткого пластика или карболита. Все они работают от мобильных источников питания, аккумуляторов или батареек. Для удобства определения амплитудного значения сигнала в наборе с вольтметрами идёт съёмная пара щупов.

Вторые запитываются от сети переменного напряжения, через встроенный в них блок питания. Чаще всего это узкоспециализированные тестеры, обладающие высокой точностью измерений. Используют их в профессиональной сфере деятельности для контроля напряжения в важных точках электрической цепи.

Третий же тип предназначен для использования в специально оборудованных шкафах для постоянного контроля величины напряжения. Обычно применяются в комплексе с защитными приборами. Такого вида вольтметром измеряют переменное однофазное или трёхфазное напряжение.

Типы вольтметров

Применения вольтметра - изображение 5

Аналоговые вольтметры

Включает отклоняющий тип индикаторных измерителей напряжения.

Аналоговый вольтметр можно разделить на три категории.

  • Инструменты с подвижной катушкой
  • Движущиеся железно
  • Электростатический вольтметр

Всё об Вольтметре: назначение, принцип работы, типы, схема подключения - фото 6

Инструменты с подвижной катушкой

Тип измерительных приборов с подвижной катушкой Аналоговые вольтметры доступны в двух типах. Они есть:

  • Инструменты с подвижной катушкой с постоянным магнитом
  • Инструменты с подвижной катушкой

Инструменты с подвижной катушкой с постоянным магнитом

Инструменты с постоянными магнитами с подвижной катушкой реагируют только на постоянный ток. Эти инструменты имеют постоянный магнит для создания магнитного поля. Катушка намотана на кусок мягкого железа и вращается вокруг собственной вертикальной оси. Когда ток течет через катушку, отклоняющий крутящий момент генерируется в соответствии с уравнением силы Лоренца.

По назначению все вольтметры делятся - фото 7

Приборы с подвижной катушкой типа «Динамо» состоят из двух катушек. Одна катушка зафиксирована, а другая катушка вращается вокруг нее. Взаимодействие двух полей создает отклоняющий момент.

Смотрите также:   Частотный преобразователь своими руками - с асинхронным приводом

Инструменты с подвижным железом

Инструменты с подвижным железом используются в цепях переменного тока и подразделяются на инструменты с простым подвижным железом, типом динамометра и индукционным. Он состоит из мягкого железа, содержащего подвижные и неподвижные катушки.

Рассмотрим несколько вольтметров разных производителей - фото 8

Взаимодействие потоков, создаваемых этими элементами, создает отклоняющий момент. Диапазоны расширены за счет удержания резисторов последовательно с катушкой.

Электростатический вольтметр

Он работает по электростатическому принципу, когда отталкивание между двумя зарядовыми пластинами отклоняется от указателя, прикрепленного к пружине.

Эти приборы используются для измерений переменного и постоянного тока высокого напряжения. Это высокочувствительные приборы, способные измерять минимальное напряжение заряда, а также напряжение высокого диапазона почти 200 кВ.

Вольтметр: принцип действия, как подключить и пользоваться - фотография 9

Вакуумный ламповый вольтметр

Эти типы инструментов могут работать как с переменным / постоянным напряжением, так и с измерениями сопротивления. Эти устройства используют электронный усилитель между входом и счетчиком.

Типы и виды вольтметров - фото 10

Если это устройство использует вакуумную лампу в усилителе, то это называется вакуумным ламповым вольтметром (VTVM). VTVM используются в измерениях переменного тока высокой мощности.

Полевой транзистор (FET) — это транзистор, который использует электрическое поле для управления электрическим поведением устройства. Они также известны как униполярные транзисторы. Вольтметр на основе полевых транзисторов использует это свойство полевых транзисторов при измерении напряжения.

Цифровой вольтметр (DVM)

DVM отображает напряжение с помощью светодиодов или ЖК-дисплеев для отображения результата.

Прибор должен содержать аналого-цифровой преобразователь.

Устройство содержит запрограммированный микроконтроллер, АЦП и ЖК-дисплей для обеспечения точного цифрового отображения аналоговых значений от 0 до 15 вольт постоянного тока.

Основные характеристики приборов - фото 11

Понравилась статья? Расскажите друзьям: Оцените статью, для нас это очень важно:Проголосовавших: 7 чел.
Средний рейтинг: 3.3 из 5.

Принцип работы вольтметра

Его работа основана на принципе закона Ома. Закон Ома гласит: «Напряжение на сопротивлении прямо пропорционально току, проходящему через него». Любой базовый счетчик имеет разность потенциалов на своих клеммах, когда через него протекает полномасштабный ток. Символом для обозначения вольтметра является круг с вложенной буквой V.

Принцип работы вольтметра - фото 3

Вольтметр всегда подключается параллельно к нагрузке в цепи, для которой должно измеряться напряжение. Вольтметр постоянного тока имеет знаки полярности. Поэтому необходимо подключить клемму плюса (+) вольтметра к верхней точке потенциала, а клемму минуса (-) к нижней точке потенциала, чтобы получить отклонение вольтметра.

В вольтметре переменного тока нет знаков полярности, и его можно подключить в любом случае. Однако в этом случае также вольтметр все еще подключен параллельно к нагрузке, для которого измеряется напряжение. Вольтметр с диапазоном высокого напряжения создается путем последовательного соединения сопротивления с измерительным механизмом, который имеет полную шкалу напряжения, как показано на рисунке ниже.

Типы вольтметров - фотография 4

Полная шкала напряжения

Что стоит уточнить

Измерять напряжение любым попавшимся под руку вольтметром нельзя. Следует определить, подходит ли он по своим характеристикам для данной схемы или нет.

Предел измерения. Он виден на шкале вольтметра. В правой части – максимальное значение напряжения. Если его номинал в цепи выше, то прибор элементарно «сгорит» независимо от модификации. У цифровой модели – электронная схема, у аналоговой – обмотка рамки, с которой жестко связана стрелка.

О подключении вольтметра: схема подключения вольтметров к цепи

Размерность. Численное значение номинала – это еще не все. Следует убедиться, в каких величинах показывает прибор – микро- , милли- или полноценных вольтах. Иначе при измерении, например, напряжения в бытовой розетке из вольтметра может пойти дым, если он рассчитан на «mV».

Рабочее положение прибора. На шкале есть специальный символ, обозначающий, как должен быть ориентирован при измерениях корпус – горизонтально или вертикально. Это относится к вольтметрам стрелочным, так как несоблюдение этой рекомендации производителя влечет повышенную погрешность. То есть результат будет далек от истинного значения.

Вид напряжения (постоянное или переменное). На шкале есть соответствующие символы (= или ~).

Зачем нужен вольтметр в автомобиле?

В целом, при умелом использовании вольтметр в машине позволяет контролировать:

  • На сколько % заряжена или разряжена аккумуляторная батарея.
  • Как аккумулятор держит нагрузку во время запуска двигателя, когда работает стартер.
  • Нормально ли заряжается АКБ от генератора на холостых и в движении.
  • Какую нагрузку на бортовую сеть дают различные приборы – освещение, мощная акустика, инвертор и так далее.
  • Степень износа аккумуляторной батареи.

Как получить и расшифровать всю эту информацию при помощи довольно примитивного на первый взгляд прибора – детально рассказано ниже. А для начала вольтметр в машину надо выбрать и установить.

Какой вольтметр выбрать в машину?

Если вы владелец современного автомобиля, то бортовой вольтметр, скорее всего, уже предусмотрен комплектацией. Показания прибора можно найти в одном из меню, либо они по умолчанию постоянно выводятся в каком-нибудь месте на панели приборов.

Если же вольтметр в машине не предусмотрен производителем, его легко подобрать отдельно, после чего установить на удобное место, подключить и пользоваться. Какой вариант выбрать? Какой лучше, надежнее, точнее?

На самом деле в наше время практически нет никакой разницы, какой вольтметр покупать для установки в автомобиль. Даже самые откровенно дешевые модели китайского производства, как правило, показывают напряжение достаточно точно. Руководствоваться можно следующими простыми рекомендациями:

  • цифровые вольтметры более наглядные и компактные, чем аналоговые (стрелочные);
  • для автомобиля лучше купить просто вольтметр, чем комбинированный вольтамперметр (в таких моделях вольтметр более точный, да и амперметр в машине ни к чему);
  • в установке проще всего вольтметры, рассчитанные под разъем прикуривателя;
  • если выбирать модель с проводами для подключения, обратите внимание на их количество – третий провод, как правило, сигнальный – позволяет управлять выключением и выключением вольтметра, а также, возможно, яркостью свечения дисплея;
  • очень желательно приобретать вольтметр с подсветкой, чтобы его показания были видны в сумерках и ночью;
  • среди цифровых вольтметров лучше выбирать тот, у которого после запятой (точки) отображаются две цифры (сотые доли вольта);
  • абсолютно бесполезными являются вольтметры, у которых на дисплее вместо цифр отображается абстрактная шкала в виде батарейки или аккумулятора;
  • не стоит брать высоковольтные вольтметры, способные измерять напряжение более 50 вольт (в нужном диапазоне от 11.0 до 15.00 вольт такие приборы, как правило, не очень точные);
  • как показывает реальный опыт – чем больше дополнительных функций у вольтметра (часы, термометр, барометр, амперметр и т. д.), тем менее точно такой прибор измеряет напряжение;
  • по возможности лучше отдать предпочтение вольтметру, в котором предусмотрена калибровка при помощи винтика (перед установкой его показания можно будет сверить с хорошим мультиметром, если такой есть в хозяйстве).

Перед тем, как приобрести подходящий вольтметр в машину, подумайте – где и как вы его будете устанавливать. Поместится ли он там, как вы протянете от него провода, не будет ли он отвлекать от вождения, не испортит ли интерьер салона?

Как подключить вольтметр в машине?

Как уже было сказано выше, самый простой в плане подключения вольтметр – рассчитанный под установку в разъем прикуривателя. Такой прибор достаточно просто воткнуть вместо собственно прикуривателя, и все. Также для его установки можно воспользоваться удлинителем или тройником для этого же разъема. Это будет удобно, если розетка прикуривателя используется вами еще для чего-либо – для питания видеорегистратора, зарядки смартфона, или по прямому назначению.

Смотрите также:   Стабилитрон: принцип работы, маркировка, обозначение, параметры, свойства

С проводными моделями придется повозиться. Сначала рассмотрим вольтметр, у которого есть только два провода. Как правило, они всегда идут двух разных цветов, например, красный и черный. Если купленный вами вольтметр не откровенная подделка, то красный провод – это «плюс», а черный, соответственно, «минус» или «масса».

Любой вольтметр в машине подключается непосредственно к аккумуляторной батарее. Лучше, если через плавкий предохранитель. Так, кстати, подключены практически все розетки прикуривателя – прямо к АКБ через предохранитель. Соответствующие провода для подключения вольтметра лучше всего протянуть к аккумуляторной батарее самостоятельно. В качестве альтернативы можно попытаться найти «плюс» и «минус» под обшивкой панели приборов, либо в том месте, где подключена автомагнитола. Однако, повторимся, лучше всего – протянуть отдельные два провода прямо к АКБ, установив в разрыв плюсового провода плавкий предохранитель.

Что делать, если оба провода, выходящих из купленного вольтметра, имеют одинаковый цвет? Какой куда подключать? Все очень просто. Чтобы определить, какой из проводов соответствует «плюсу», а какой «минусу», попытайтесь измерить при помощи вольтметра напряжение обычной 9-вольтовой батарейки, именуемой в народе «крона». Если подключить провода правильно, то на дисплее отобразится корректный вольтаж без знака «минус» и других ошибок. Остается только наметить провода в соответствии с полярностью батарейки, и в таком же порядке тянуть их к АКБ.

На многих автомобильных вольтметрах узнать полярность проводов при помощи пальчиковой батарейки невозможно. Прибор просто не отреагирует на ее подключение. Происходит это потому, что сам вольтметр питается от источника, напряжение которого измеряет. И для его работы требуется обычно, как минимум, 3-5 вольта, которых в пальчиковой батарейке просто нет (там только 1,5 В).

Как подключить вольтметр в машине, если из него выходит три провода? Начать надо с идентификации двух основных проводов – плюсового и минусового. Ориентироваться можно либо по цветовой маркировке, либо (что более надежно) по измерению напряжения кроны. Третий оставшийся провод – сигнальный. Если его подключить к соответствующему проводу в машине, то вольтметр будет автоматически выключаться и включаться при повороте ключа в замке зажигания. По этому же принципу подключается сигнальный провод к автомагнитоле. Туда, кстати, его и можно подсоединить. Обозначается он буквами АСС.

Аналоговые вольтметры подключаются так же. Сначала определяется полярность проводов, после чего они подсоединяются к соответствующим клеммам АКБ. Предохранителем тоже не следует брезговать. Если с прибором что-либо случится, предохранитель предохранит ваш автомобиль от пожара.

Как пользоваться вольтметром в автомобиле?

Теперь самое интересное – как по простым цифрам на вольтметре узнавать всю ту информацию, которая была перечислена в списке в начале статьи? Пойдем по порядку.

На сколько % заряжена аккумуляторная батарея?

Процент заряженности АКБ можно определить по тому, сколько вольт она выдает в состоянии покоя. Последнее является очень важным условием, обязательным к выполнению. Потому с него и начнем. Как вывести аккумуляторную батарею в состояние покоя? А надо просто дать ей отстояться в течение 8-12 часов. В таком состоянии АКБ пребывает обычно утром, если автомобиль до этого эксплуатировался вчера, и был поставлен на стоянку не поздно вечером. За ночь батарея «успокоилась», напряжение на ней выровнялось, и по нему можно определять, на сколько процентов она заряжена.

Как это делается? Полностью исправная батарея легкового автомобиля в состоянии покоя должна выдавать напряжение от 11,7 В до 12,7 В. При этом, если вольтметр показывает 12,7 В, то аккумулятор заряжен на 100 %, а если 11,7 В – то он, наоборот, разряжен в ноль. Напомним, что батарея должна быть отстоявшейся, а также в момент измерений не должна быть включена никакая нагрузка (музыка, габариты, гаджеты и так далее).

Прелесть этого метода в том, что по вольтажу АКБ, пребывающей в покое и без нагрузки, можно определить и промежуточные значения в процентах. Для этого достаточно сопоставить десятые доли вольта с десятками процентов. Например, если напряжение батареи 12,6 В, то вычитаем 10% из 100%, и получаем заряженность АКБ на 90%. Соответственно, 12,5 В – это 70%, и так далее, до полного разряда.

Перед тем, как начать пользоваться этой методикой, не лишним будет проверить ток утечки, когда автомобиль заглушен и все приборы выключены. Если какие-либо потребители находятся в спящем режиме, они могут потреблять достаточно большой ток из АКБ. Это станет причиной просадки напряжения, и полученные описанным способом данные будут неточными. Самые точные % можно узнать только при полностью отключенной от бортовой сети АКБ. Если же ток утечки в норме (50-100 мА), то процент заряда будет весьма точным.

Как АКБ держит нагрузку во время запуска двигателя?

Во время работы стартера аккумуляторная батарея испытывает самые больше нагрузки, несравнимые с другими потребителями автомобиля. Токи в этот момент достигают сотен ампер, что вызывает весьма заметную просадку напряжения даже на новой и полностью заряженной батарее.

Смотрите также:   КПД трансформатора: расчёт(формулы) и от чего зависит

Так вот. Если обратить внимание на вольтметр во время запуска двигателя, то можно узнать, насколько хорошо держит большую нагрузку ваш аккумулятор. Если АКБ полностью исправна и не сильно изношена, то просадка должна быть не более 2-3 десятых вольта. То есть, если вы сели в автомобиль утром, и напряжение было 12,5 В, а в процессе старта мотора просело до 12,3 В, то это свидетельствует о том, что батарея отлично держит нагрузку.

Этот метод, кстати говоря, позволяет определять не только исправность батареи, но и самого стартера. Если, например, у вас установлена абсолютно новая (или сравнительно свежая) батарея, в которой вы уверены, а просадка напряжения при старте все равно огромная (падает до 11-10 В и ниже), то это означает, что со стартером есть явные проблемы. Он либо подклинивает, либо есть износ щеток, либо замыкание в обмотках. Плохой контакт на клеммах стартера тоже может стать причиной конкретных просадок напряжения.

Нормально ли заряжается АКБ от генератора?

Когда двигатель запущен и работает, генератор должен вырабатывать электроэнергию, часть которой возвращается в аккумулятор, заряжая ее. Чтобы определить, что заряд действительно происходит, и позволяет определить рассматриваемый здесь прибор.

Сколько должен показывать вольтметр при заведенной машине? Здесь на разных автомобилях показатели достаточно сильно разнятся. Если брать идеальное напряжение, которое свидетельствует о полноценном заряде батареи, то оно соответствует 14,4 В. Но есть несколько нюансов.

  1. Во-первых, если перед запуском мотора АКБ была сильно разряжена, то в первые минуты напряжение заряда будет несколько меньшим, чем положено. Может быть даже меньше 14 В (13,7-13,8, например). Это нормально. Со временем оно будет повышаться, и выйдет на указанный параметр.
  2. Во-вторых, нормально напряжение заряда на разных автомобилях отличается. Оно зависит и от генератора, и от скорости вращения коленчатого вала, и от характеристик или исправности реле-регулятора. В целом, если напряжение заряда сильно отличается от идеальных 14,4 В, то следует показать свой автомобиль хорошему автоэлектрику.
  3. В-третьих, при отрицательных температурах окружающей среды считается, что АКБ первые полчаса вообще не способна принимать заряд от генератора. Отсюда следует, что сразу после запуска в сильный мороз напряжение заряда будет далеким от идеального. Если вся система исправна, то после прогрева подкапотного пространства и самой батареи показатели вольтметра выровняются.

Нагрузка от бортовых приборов и степень износа батареи

Этот метод позволяет узнать, насколько сильно нагружается бортовая сеть теми или иными потребителями. Это особенно полезно, если вы используете какие-либо из них в автономном режиме. Контролируя напряжение по вольтметру, вы избежите полного разряда батареи, и не останетесь где-нибудь в лесу, на рыбалке или на пикнике наедине с автомобилем, который не заводится.

Нагрузка определяется очень просто. Для этого надо сравнить показания вольтметра при выключенном приборе, и во время его работы. По степени просадки напряжения можно судить о мощности потребителя и о том, насколько быстро он разрядит вашу батарею.

Что касается степени износа батареи, то его можно тоже определить, ежедневно наблюдая за тем, как ведет себя напряжение АКБ в состоянии покоя. Так, если аккумулятор каждый день выдает все меньшее и меньшее напряжение по утру, то есть проблемы. У АКБ либо возрос саморазряд, либо она недозаряжается во время езды. Эти же самые симптомы могут помочь определить возросшие внезапно токи утечки и другие проблемы с электросистемой автомобиля.

Как подключается вольтметр в цепь

Чтобы измерить постоянное напряжение между двумя точками цепи, вольтметр подключается параллельно исследуемому источнику. Современные приборы обладают высоким внутренним напряжением, которое исключает влияние самого измерительного устройства на функционирование цепи. Правила включения вольтметра в цепь просты:

  • Предварительно отключается питание электросети: как кнопкой или переключателем, так и путём изъятия вилки из розетки.
  • Вольтметр подсоединяется параллельно интересующему участку.
  • Обязательно соблюдается полярность: клемма с «плюсом» на приборе соединяется с «+» в схеме.
  • Выбирается предполагаемый коэффициент умножения, соответствующий ожидаемой величине. Если последняя неизвестна, выставляется пиковое значение. При необходимости – уменьшается для получения требуемой точности.
  • Цена деления шкалы аналогового прибора определяет его точность, если условия не предполагают иного.
Источники
  • https://viltech.ru/osnastka/voltmetr-peremennogo-toka.html
  • https://rusenergetics.ru/ustroistvo/kak-ustroen-voltmetr
  • https://principraboty.ru/princip-raboty-voltmetra/
  • https://shipshina.ru/article-301-voltmetr-dlya-avtomobilya-kak-podklyuchit-i-pravilno-ispolzovat.html
  • https://bingoschool.ru/manual/kak-podklyuchaetsya-voltmetr-v-elektricheskuyu-czep-poshagovaya-instrukcziya/

Помогла ли вам статья?

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Библиотека радиолюбителя
Adblock
detector