Подключение стрелочного вольтметра к блоку питания

Обновлено: 06.07.2024

Для измерения малых токов и напряжений используют высокочувствительный прибор гальванометр — это основа и прообраз любых стрелочных измерительных приборов. Если последовательно с гальванометром подключить добавочное сопротивление – получится вольтметр, а если параллельно подключить шунт – амперметр.

Несмотря на то, что цифровые измерители в последние десятилетия стали очень распространёнными, всё равно остаются сферы применения, в которых нужны достоинства именно стрелочных приборов, например, для наблюдения динамики изменяющейся величины при каких-то переходных процессах, для измерения изменяющихся сигналов и прочего.

В этой статье мы поговорим о подключении вольтметров и амперметров для измерения напряжений и токов.

Подключение вольтметра

Вольтметр измеряет напряжение – разность потенциалов между двумя точками электрической цепи.

Так как напряжение получается между двумя точками, то и вольтметр подключается параллельно источнику питания или какому-нибудь элементу цепи. Как бы это странно или смешно ни звучало, но подключить вольтметр в цепь последовательно нельзя, потому что напряжение нельзя измерить в одной точке — обязательно нужны две точки.

Как известно, постоянный ток не изменяет своего направления с течением времени, значит, напряжение и полярность источника постоянного тока тоже не изменяются.

Поэтому при измерении постоянного напряжения нужно соблюдать полярность – плюс вольтметра к плюсу цепи, а минус к минусу. Если перепутать полярность, то стрелка будет отклоняться в обратную сторону (в сторону нуля за шкалу). Обычно это не приводит к страшным последствиям и при отключении прибора от цепи стрелка вернётся в исходное положение, но в некоторых случаях это может повредить прибор.

Если вольтметр цифровой, или вы измеряете напряжение мультиметром, то при неправильном подключении возможен один из вариантов:

Прибор покажет измеренное значение, но со знаком «минус» перед ним. Знак минус говорит о неверной полярности или о том, что на плюсовом выводе вольтметра (на щупе) напряжение отрицательно относительно выбранной точки измерения (второго щупа).
Прибор сам определит полярность и покажет измеренное значение.
На экране не будет никаких значений или будут гореть «нули».

Причём первый вариант самый распространённый для большинства цифровых мультиметров.

Переменный ток изменяет своё направление с течением времени, например, в отечественной электросети, оно изменяется с частотой 50 герц. Простым языком плюс и минус на разноимённых проводах меняются местами 100 раз в секунду.

Поэтому при измерении переменного тока просто невозможно соблюдать полярность и выводы вольтметра подключаются к цепи произвольно.

ВАЖНО! При выборе вольтметра (и амперметра) учитывайте для измерения какого тока он предназначен, для переменного или постоянного. Есть приборы, которые могут измерять и постоянный, и переменный ток, а есть измеряющие только постоянный ток. На стрелочных приборах род измеряемой величины обозначается соответствующим знаком на шкале (см. таблицу ниже).

Некоторые обозначения на шкалах стрелочных электроизмерительных приборов Некоторые обозначения на шкалах стрелочных электроизмерительных приборов

Особенности

Чтобы разобраться в особенностях подключения и работы вольтметра, нам нужно рассмотреть небольшую схему.

Стрелочный вольтметр состоит из двух основных частей:

Измерительный механизм , в разных источниках его называют по-разному, например, измерительной головкой или гальванометром. В любом случае это устройство, состоящее из чувствительного элемента со стрелкой и шкалой. Стрелочные измерительные головки, как правило, универсальны и могут использоваться как для измерения тока, так и для измерения напряжения. В зависимости от принципа работы в устройстве измерительного механизма может быть рамка с катушкой и стрелкой, которая двигается в поле постоянного магнита (в магнитоэлектрических приборах) или катушка с подвижным сердечником, на котором закреплена стрелка (в электромагнитных приборах).
Добавочный резистор Rд — это резистор, который подключается последовательно с измерительным механизмом и ограничивает ток через него. Он нужен для установки предела измерения прибора — чем больше предел измерения, тем больше сопротивление.

Раз у катушки измерительного механизма есть какое-то сопротивление, ещё и последовательно есть добавочный резистор, то и сам вольтметр можно представить в виде резистора. А что происходит с общим сопротивлением цепи при параллельном подключении резисторов? Оно уменьшается.

Рассмотрим ещё одну схему, чтобы разобраться, на что это влияет.

Пусть напряжение источника Е 10 вольт, а сопротивление резисторов R1 и R2 по 10 Ом.

Тогда ток в цепи:

I = U/(R1+R2) = 10/(10+10) = 0,5А

А падение напряжения на каждом из резисторов будет по 5 вольт:

U1 = U2 = I×R = 10x0,5 = 5 вольт

То есть если подключить вольтметр к каждому из резисторов, он должен показать по 5 вольт.

А что будет при подключении вольтметра на самом деле? Представим, что сопротивление вольтметра Rв у нас тоже 10 Ом, тогда параметры цепи изменятся.

Общее сопротивление цепи у нас станет:

Rобщ = R1+(R2||Rв)

R2||Rв = (R2×Rв)/(R2+Rв) = (10×10)/(10+10) = 100/20 = 5 Ом

Тогда и ток в цепи изменится:

I = U/Rобщ = 10/(10+5) = 0,67 А

На первом резисторе будет напряжение:

U1 = 0,67×10 = 6,7 вольта

А на втором резисторе будет напряжение:

U2 = 0,67×5 = 3,3 вольта

Именно столько и покажет вольтметр. Как вы видите показания сильно отличаются от того, что мы посчитали выше, и нас интересует какое напряжение на резисторе будет без вольтметра, скажем, в «рабочем» режиме…

Теперь повторим расчёты, но представим, что внутреннее сопротивление вольтметра у нас не 10 Ом, а в 1000 раз больше — 10 кОм. Повторим расчёты для общего сопротивления R2 и вольтметра:

R2||Rв = (R2×Rв)/(R2+Rв) = (10×10 000)/(10+10 000) = 100 000/10 010 = 9,99 Ом

Тогда ток в цепи будет:

I = U/Rобщ = 10/(10+9,99) = 10/19,99 = 0,5002 ≈ 0.5 А

А напряжение на R2, которое покажет вольтметр:

U2 = I×R2 = 0,5002×9,99 = 4,995 В

Теперь показания на вольтметре очень близки к расчётному напряжению на резисторе. Какие выводы мы можем сделать?

Чем больше сопротивление вольтметра, тем меньшее влияние он оказывает на работу цепи, соответственно, результат измерения будет точнее.
Сопротивление вольтметра должно быть как можно больше чем сопротивление элемента цепи на котором измеряют напряжение — Rв >> Rн .

Что будет если вольтметр подключить в цепь последовательно? На самом деле ничего особенного, из-за высокого внутреннего сопротивления вольтметра ток в цепи будет очень низким, и она не сможет работать в нормальном режиме. Что касается показаний прибора: если его предел измерения низкий, то, может быть, даже стрелка оторвётся от нуля и что-то покажет, а если предел измерения высокий, то, скорее всего, стрелка совсем не сдвинется с места.

Измерение тока амперметром

Амперметр измеряет ток в цепи, через нагрузку или через отдельный её элемент. Поэтому для измерения тока амперметр подключается в цепь последовательно , в остальном аналогично вольтметру:

— При измерении силы постоянного тока нужно учитывать полярность, то есть плюс амперметра к плюсу источнику питания, а минус к нагрузке. Можно подключить наоборот — плюс амперметра к нагрузке, а минус к минусу источника питания.

— При измерении силы переменного тока не нужно учитывать полярность.

— При выборе прибора тоже важно обращать внимание на род измеряемой величины.

Сопротивление и измерения

С вольтметром разобрались, а каким должно быть сопротивление амперметра, чтобы он не влиял на работу цепи и показывал силу тока точно? Так как амперметр подключается в цепь последовательно, то его внутреннее сопротивление будет ограничивать ток в цепи.

Для примера посчитаем, какой ток протекает в цепи 1, если напряжение источника питания E 10В, а в качестве нагрузки используется резистор R1 сопротивлением 5 Ом.

I = U/R1 = 10/5 = 2А

Итак, ток в цепи должен быть 2 ампера, а теперь подключим в цепь условный амперметр, сопротивление Ra которого 1 Ом, тогда он покажет ток:

I = U/(R1+Ra) = 10/(5+1) = 1,67 А

Отличие измеренного амперметром тока от расчётного почти в четверть связано с высоким сопротивлением амперметра. То есть чем меньше сопротивление амперметра – тем меньше он влияет на ток в цепи. Соответственно сопротивление амперметра должно быть намного меньше, чем сопротивление нагрузки (Ra << Rн). В реальности же амперметр не будет показывать действительный ток в цепи, он в любом случае будет вносить в неё своё влияние в большей или меньшей степени.

Как и вольтметр, стрелочный амперметр состоит из двух основных частей:

Измерительный механизм.
Шунт. Он нужен чтобы пропускать «лишний» измеряемый ток, а через измерительный механизм будет протекать ток, соответствующий его пределу измерения (об этом позже).

Так как шунт подключается параллельно измеряемой головке, то и внутреннее сопротивление амперметра из-за шунта будет снижаться. При этом чем больше предел измерения, тем меньше сопротивление шунта и меньше внутреннее сопротивление амперметра.

Что будет если подключить амперметр параллельно? Так как у амперметра внутреннее сопротивление очень невысокое, то при параллельном подключении к цепи через него пойдёт очень большой ток. Из-за этого обмотка измерительной головки и проводники внутри прибора нагреются и перегорят. В некоторых случаях может сработать автоматический выключатель, питающий линию, а в худшем случае возможно возгорание прибора.

Амперметр нельзя подключать к цепи параллельно!

Изменение пределов измерения или зачем нужны добавочное сопротивление и шунт

В вольтметре резистор называется добавочным (Rд), а в амперметре — шунтирующим или просто шунтом (Rш). Разница в названиях этих элементов связана с их подключением. У каждого измерительного механизма есть какой-то предел измерения, обычно это сотни микро- или десятки миллиампер и определённое внутреннее сопротивление.

В вольтметре добавочный резистор ограничивает ток через измерительный механизм и увеличивает входное сопротивление прибора. Изменяя его сопротивление, можно с помощью одного и того же механизма измерять разные напряжения.

Например, есть измерительный механизм с такими характеристиками:

- ток полного отклонения 500 мкА;

- сопротивление 650 Ом.

Соответственно он может измерять ток до 500 микро ампер (0,0005 ампера) или напряжение до:

U = IR = 0,0005×650 = 0,325 вольт

Чтобы измерять большее напряжение, нужно подключить последовательно измерительному механизму добавочное сопротивление, тогда часть напряжения упадёт на этом сопротивлении, а на измерительном механизме будут всё те же 0,325 вольта.

Попробуем посчитать сопротивление добавочного резистора. Допустим, мы хотим измерять напряжение до 5 вольт, общее сопротивление вольтметра равно сумме сопротивлений добавочного резистора Rд и измерительного механизма Rим:

Rобщ = Rд+Rим

Ток полного отклонения стрелки нам известен — 0,0005 А, будущий предел измерений 5 вольт, тогда общее сопротивление прибора должно быть:

R = U/Iизм = 5/0.0005=10 000 Ом

Чтобы найти сопротивление добавочного резистора, нужно из общего сопротивления вычесть сопротивление измерительного механизма:

Rд = Rобщ-Rим = 10 000 – 650 = 9 350 Ом

Вывод — чтобы сделать вольтметр с пределом измерения 5 В нужно к измерительному механизму подключить добавочный резистор с сопротивлением 9350 Ом.

Можно найти сопротивление добавочного резистора немного по-другому:

Где U – будущий предел измерений, Uизм – настоящий предел измерений

Q = 5/0,325 = 15,385

Rд = 650×(15,385-1) = 9350 Ом

Результат, как вы видите, совпал.

Теперь разберёмся с амперметром . Основная задача шунта пропустить себя ток превышающий предел измерительного механизма. Общее сопротивление амперметра находим по формуле сопротивления для соединённых параллельно резисторов.

Rобщ = (Rш×Rизм)/(Rш+Rизм)

Допустим, нам нужно измерять ток до 50А. Можно повторить подобные вышеизложенным расчёты, но можно сделать проще: сначала найдём соотношение между током шунта и током измерительного механизма, а после сопротивление шунта.

То есть, через измерительный механизм может протекать ток до 0,0005А, значит, через шунт будет протекать ток:

Iш = Iобщ-Iизм = 50–0,0005 = 49,9995 А

Тогда найдём отношение тока шунта к току измерительного механизма (Q):

Q = Iш/Iизм = 49,9995/0,0005 = 99 999

Теперь найдём сопротивление шунта по формуле:

Rш = Rизм/(Q-1) = 650/99 998 = 0,0065 Ома

Сопротивление шунта будет всего лишь 0,0065 Ома.

Примечание: расчёты шунта и добавочного сопротивления выполнены по книге Метрология, стандартизация и технические средства измерений авторов Тартаковского Д.Ф., Ястребова А.С., М.: Высшая Школа 2001 год.

Изменяя сопротивление шунта или добавочного резистора, можно изменять пределы измерения вольтметров или амперметров. При этом из стрелочного вольтметра можно сделать амперметр и наоборот. Для этого убирают «лишние» компоненты, оставляют измерительную головку и к ней подбирают резистор или шунт.

На практике в продаже можно найти шунты с необходимым сопротивлением и точностью измерения, самостоятельное изготовление точного шунта усложняется сложностью измерения столь малых сопротивлений.

Ещё нужно учитывать, что любой дополнительный элемент оказывает влияние на цепь, так как имеет своё сопротивление. Следовательно, при протекании через него тока он будет греться, то есть будут происходить потери мощности. Для более эффективного и безопасного измерения тока часто используют трансформаторы тока.

Для измерения высокого напряжения исходя из соображений электробезопасности и гальванической развязки используют измерительные трансформаторы напряжения. А при измерении очень низких напряжений описанные в статье вольтметры неизбежно внесут свои погрешности и повлияют на работу цепи. Поэтому используют электронные измерительные приборы с высоким входным сопротивлением. Электронный вольтметр необязательно будет с цифровым экраном, он может быть и стрелочным, но при этом на входе будет установлена электронная цепь, например, усилитель на транзисторах или другие решения.

В вольтметрах и амперметрах кроме шунта или добавочного резистора и измерительного механизма может быть и выпрямитель. Такое решение применяется в тех случаях, когда используется магнитоэлектрический измерительный механизм. Он может измерять только постоянный ток, поэтому для измерения переменный ток преобразовывают в постоянный (выпрямляют).

Заключение

На этом у меня всё. Целью статьи было рассказать об особенностях такой, казалось бы, простой задачи, как измерение основных электрических величин стрелочными приборами. В настоящее время большинству электриков для работы достаточно «копеечных» мультиметров типа легендарного DT830, а для тех, кто в практике сталкивается с электроникой или какими-нибудь цепями с отличными от синусоидального сигналами нужны мультиметры измеряющие действующие величины (True RMS).

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.
Какую каплю двигать – стрелку располагаем вертикально.

а) нужно двигать «к центру». Стрелка отклонилась вправо – двигаем правую каплю. Влево – левую.
б) нужно двигать «от центра». Стрелка отклонилась вправо – двигаем левую каплю. Влево – правую.

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 обсуждению материала СТРЕЛОЧНЫЙ ВОЛЬТМЕТР

Несколько методов точного измерения емкости конденсаторов. Теория и практика.

Ещё один самодельный стереоусилитель на TDA2030, TDA2050, TDA2040 или LM1875T, с возможностью мостового включения.

Увеличение мощности интегральных усилителей транзисторами. Рассматривается на примере схем LM3886 и TDA7294.

Самодельная полка-кассетница для хранения мелких деталей и других электрических компонентов.

И хоть мы уже давно привыкли к цифровым вольтметрам, в природе всё ещё встречаются и стрелочные.

В некоторых случаях их применение может быть более удобным и практичным, чем использование современных цифровых.

Если в ваши руки попал стрелочный вольтметр, то желательно узнать его основные характеристики. Их легко определить по шкале и надписях на ней. В мои руки попал встраиваемый вольтметр М42300.

Внизу, под шкалой, как правило, есть несколько значков и указана модель прибора. Так, значок в виде подковы (или изогнутого магнита) означает, что это прибор магнитоэлектрической системы с подвижной рамкой.

На следующем снимке можно разглядеть такую подковку.

Горизонтальная чёрточка указывает на то, что данный измерительный прибор рассчитан на работу с постоянным током (напряжением).

Тут же стоит уточнить, почему речь идёт о постоянном токе. Не секрет, что стрелочными бывают не только вольтметры, но и огромное количество других измерительных приборов, например, тот же аналоговый амперметр или омметр.

Действие любого стрелочного прибора основано на отклонении катушки в поле магнита при прохождении постоянного тока по этой самой катушке. Чтобы отобразить с помощью стрелки показания на шкале прибора, ток должен быть постоянным.

Если он будет переменным, то стрелка будет отклоняться вправо-влево с частотой переменного тока, который протекает через обмотку катушки. Чтобы измерить величину переменного тока или напряжения в измерительный прибор встраивают выпрямитель.

Именно поэтому, под шкалой прибора указывается тип тока, с которым он способен работать: постоянным или переменным.

Далее на шкале прибора можно обнаружить целое или дробное число, вроде 1,5; 1,0 и подобное. Это класс точности прибора, выраженный в процентах %. Понятно, чем меньше число, тем лучше – показания будут точнее.

Также можно увидеть такой знак – две пересекающиеся черты под прямым углом. Этот знак указывает на то, что рабочее положение прибора вертикальное.

При горизонтальном положении показания могут быть менее точные. Иными словами прибор может "врать". Стрелочный вольтметр с таким значком лучше устанавливать в прибор вертикально и исключить существенный наклон.

А вот такой знак говорит о том, что рабочее положение прибора - горизонтальное.

Ещё один интересный знак – пятиконечная звезда с цифрой внутри.

Данный знак предупреждает о том, что между корпусом прибора и его магнитоэлектрической системой напряжение не должно превышать 2кВ (2000 вольт). На это стоит обращать внимание при эксплуатации вольтметра в высоковольтных установках. Если вы планируете использовать его в блоке питания на 12 – 50 вольт, то беспокоиться не стоит.

Как считывать показания со шкалы стрелочного вольтметра?

Для тех, кто впервые видит шкалу прибора, возникает вполне резонный вопрос: "А как же считывать показания?" На первый взгляд ничего непонятно .

На самом деле всё просто. Чтобы определить минимальное деление шкалы нужно определить ближайшее число (цифру) на шкале. Как видим на шкале нашего М42300 – это 2.

Далее считаем количество промежутков между чёрточками до первого числа или цифры – в нашем случае до 2. Их оказывается 10. Далее делим 2 на 10, получаем 0,2. То есть, расстояние от одной маленькой чёрточки до соседней, равно - 0,2 вольта.

Вот мы и нашли минимальное деление шкалы. Таким образом, если стрелка прибора отклонится на 2 маленьких деления, то это будет означать, что напряжение равно 0,4V (2 * 0,2V = 0,4V).

В наличии уже знакомый нам встраиваемый вольтметр модели М42300. Прибор предназначен для измерения постоянного напряжения до 10 вольт. Шаг измерения - 0,2 вольта.

Прикручиваем к клеммам вольтметра два провода (соблюдаем полярность!), и подключаем севшую батарейку на 1,5 вольта или любую попавшуюся.

Вот такие показания я увидел на шкале прибора. Как видим, напряжение батарейки равно 1 вольту (5 делений * 0,2V = 1V). Пока фотографировал, стрелка вольтметра упорно двигалась к началу шкалы - батарейка отдавала последние "соки".

Кроме этого мне стало интересно, какой ток потребляет сам стрелочный вольтметр. Поэтому вместо батарейки я подключил блок питания и выставил на выходе 10 вольт - чтобы стрелка прибора отклонилась на всю шкалу. Далее я подключил в разрыв цепи цифровой мультиметр и измерил ток.

Оказалось, ток, потребляемый стрелочным вольтметром, составил всего 1 миллиампер (1 мА). Его достаточно, чтобы стрелка отклонилась на всю шкалу. Это очень мало. Поясню свой намёк.

Получается, что стрелочный вольтметр экономичнее цифрового. Посудите сами, любой цифровой измерительный прибор имеет дисплей (ЖК или светодиодный), контроллер, а также буферные элементы для управления дисплеем. И это только часть его схемы. Всё это потребляет ток, садит батарею или аккумулятор. И если в случае вольтметра с жидкокристаллическим дисплеем потребляемый ток невелик, то при наличии активного светодиодного индикатора, потребляемый ток будет уже существенный.

Вот и получается, что для портативных приборов с автономным питанием иногда разумнее использовать классический стрелочный вольтметр.

При подключении вольтметра к цепи следует помнить о нескольких простых правилах.

Во-первых, вольтметр (любой, хоть цифровой, хоть стрелочный) необходимо подключать параллельно той цепи или элементу, напряжение на котором планируется измерять или контролировать.

Во-вторых, следует учитывать рабочий диапазон измерений. Узнать его легко – достаточно взглянуть на шкалу и определить последнее число на шкале. Это и будет граничное напряжение для измерения данным вольтметром. Естественно, есть и универсальные вольтметры, с выбором предела измерения, но сейчас речь идёт о встраиваемом стрелочном вольтметре с одним пределом измерения.

Если подключить вольтметр, например, со шкалой измерения до 100 вольт, в цепь, где напряжение превышает эти 100 вольт, то стрелка прибора будет уходить за пределы шкалы, "зашкаливать". Такое положение дел рано или поздно приведёт к порче магнитоэлектрической системы.

В-третьих, при подключении стоит соблюдать полярность, если вольтметр рассчитан на измерение постоянного напряжения. Как правило, на клеммах (или хотя бы у одной) указывается полярность – плюс "+" или минус "-" . При подключении вольтметров, рассчитанных на измерение переменного напряжения, полярность подключения не имеет значения.

Надеюсь, теперь вам будет проще определить основные характеристики стрелочного вольтметра, а самое главное, применить его в своих самоделках, например, встроив его в блок питания с регулируемым выходным напряжением . А если сделать светодиодную подсветку его шкалы, то он будет выглядеть вообще шикарно! Согласитесь, такой стрелочный вольтметр будет смотреться стильно и эффектно.

На сегодняшний день существует две популярные китайские, универсальные модели вольтметров амперметров со встроенным шунтом, которые так любят покупать в Китае на АлиЭкспресс все без исключения начинающие и профессиональные радиолюбители.

Давайте детально рассмотрим две модели самых популярных вольтметров амперметров китайского производства.

Оба прибора имеют пять проводов для подключения к блоку питания. У первого слева три толстых провода (черный, синий, красный) и два тонких (черный, красный). Тонкие провода предназначены для питания прибора: красный плюс, черный минус. Толстые провода: Черный минус амперметра, синий выход амперметра, красный вход вольтметра.

Второй прибор также имеет пять проводов три тонких (черный, красный, желтый) и два толстых провода (черный, красный). Тонкие провода предназначены для питания прибора: красный плюс, черный минус, желтый вход вольтметра. Толстые провода: черный минус амперметра, красный выход амперметра.

У приборов на плате имеются подстроечные SMD резисторы с помощью которых, есть возможность подкорректировать показания вольтметра и амперметра.

На этом рисунке изображена схема подключения вольтметра амперметра первой модели к зарядному устройству из компьютерного блока питания.

Питание прибора осуществляется от отдельного источника питания в данном случае это пяти вольтовая зарядка от телефона, которую легко разместить в корпусе блока питания. Дело в том, что если подключить вольтметр амперметр к регулируемому выходу блока питания, то при понижении напряжения менее 4.5В прибор просто перестанет работать. Скорость вентилятора то же будет снижаться, но при низком напряжении радиаторы блока питания будут немного теплыми и ничего страшного не произойдет.

При выходном напряжении более 12В стабилизатор напряжения L7812CV включается в работу и тем самым поддерживает постоянное напряжение на вентиляторе не более 12В.

На этом рисунке изображена схема подключения вольтметра амперметра второй модели к зарядному устройству из компьютерного блока питания.

С зарядным устройством из компьютерного блока питания все понятно. Давайте рассмотрим схему подключения китайского вольтметра амперметра первой модели к регулируемому блоку питания. В верхней части схемы изображен регулируемый блок питания с защитой от короткого замыкания, состоящий из диодного моста, конденсатора, стабилизатора напряжения LM317, транзистора MJE13009, переменного резистора и трех постоянных резисторов.

Схема подключения вольтметра амперметра к регулируемому блоку питания

В нижней части схемы вентилятор и китайский вольтметр амперметр подключаются через стабилизатор напряжения L7812CV к выходу диодного моста параллельно конденсатору С1. Стабилизированное напряжение на вентиляторе и КУИПе не более 12В.

На этом рисунке изображена схема подключения китайского вольтметра амперметра второй модели к регулируемому блоку питания.

Схема подключения вольтметра амперметра к регулируемому блоку питания

Многие радиолюбители предпочитают устанавливать в зарядные устройства и регулируемые блоки питания аналоговые китайские измерительные приборы (КИП) за многие годы не утратившие своей популярности. Поэтому предлагаю рассмотреть схему подключения классического стрелочного вольтметра и амперметра.

На этом рисунке изображена схема подключения вольтметра и амперметра со встроенным токоизмерительным шунтом.

Вольтметр подключается параллельно к источнику питания с соблюдением полярности. На приборе должны быть отметки плюс и минус. Амперметр обычно подключают в разрыв минусового провода после вольтметра. Так же можно подключить в разрыв плюсового провода на точность измерений способ подключения прибора никак не влияет. Главное условие, соблюдение полярности.

Иногда бывают амперметры без встроенного токоизмерительного шунта. Тогда шунт приходится покупать отдельно. Чтобы у вас не было дополнительных расходов, перед покупкой амперметра всегда уточняйте у продавца наличие шунта внутри прибора. Иногда стоимость отдельного шунта больше стоимости прибора со встроенным шунтом.

На этом рисунке изображена схема подключения вольтметра и амперметра с отдельным токоизмерительным шунтом к блоку питания.

Шунт всегда подключается параллельно амперметру. Без него прибор просто сгорит. Как подобрать шунт? Если прибор рассчитан на 10А, значит и шунт должен быть на 10А. На каждом шунте имеется маркировка указывающая на какую силу тока он рассчитан.

Ну вот и все, моя статья подошла к концу, у вас теперь есть новая пища для размышлений.

Друзья, желаю вам удачи и хорошего настроения! До встречи в новых статьях!

Рекомендую посмотреть видеоролик о том, как подключить вольтметр амперметр

Как и любую физическую величину, напряжение можно измерить, для этого используется вольтметр. Но чтобы получить достоверные данные, его необходимо правильно подключить.

Принцип действия

Все устройства, которыми производятся измерения в электрических сетях, делятся на две группы: электромеханические и электронные.

Электромеханические аппараты

Это стрелочные приборы. Стрелка в них закреплена на рамке, на которую намотан провод. Эта катушка находится на одной оси с постоянным магнитом в приборах, используемых в сети постоянного тока, или с другой катушкой – в устройствах переменного напряжения.

Справка. Аппарат переменного тока в сети постоянного работать не будет, но устройство для измерения постоянного напряжения, если включить его через диодный мост, можно подключить в сеть переменного тока с потерей точности.

При прохождении тока по обмотке в ней наводится электромагнитное поле, взаимодействующее с магнитом или другой обмоткой, и рамка поворачивается. Вращению катушки со стрелкой препятствует пружина, поэтому угол поворота рамки соответствует току через неё и потенциалу на клеммах.

Для уменьшения колебаний стрелки устанавливается демпфер электромагнитный из алюминиевой пластины или пневматический, из поршня и цилиндра.

Для повышения точности стрелка снабжена противовесами, исключающими влияние силы тяжести, а сам механизм выполняется из легированной стали для уменьшения износа.

Электронные приборы

В электронных аппаратах чувствительным элементом является электронная плата, преобразующая входной сигнал в показания прибора. Питание такое устройство может получать от измеряемого напряжения или другого источника – внутренних батарей или внешнего питания.

Электронные вольтметры есть двух типов:

Аналоговые. В них находится преобразователь входного сигнала в угол поворота стрелки, показывающий на шкале величину измеряемого напряжения. Недостаток аналоговых схем – в необходимости пересчитывать показания шкалы при изменении предела измерения;
Цифровые. В таких приборах есть цифровой дисплей и преобразователь, отображающий входной сигнал в цифровом виде. При подключении устройства в сеть постоянного тока на табло показывается полярность подключения. Эти конструкции отличаются компактностью, а точность такого аппарата зависит от качества встроенного контроллера.

Подключение вольтметра

Напряжение на источнике питания или элементе цепи измеряется аппаратом, который подключается параллельно устройству.

Катушка прибора имеет низкое сопротивление, и при непосредственном включении в сеть ток будет большим. Для уменьшения потребляемого тока и влияния на электрическую сеть в цепь последовательно с аппаратом включаются добавочные сопротивления.

Важно! При включении вольтметра последовательно с нагрузкой он покажет напряжение источника питания с погрешностью из-за сопротивления нагрузки. Последовательно подсоединяют амперметр.

Постоянное напряжение

Способы измерения постоянного напряжения зависят от его величины:

до 1 милливольта – цифровыми и аналоговыми аппаратами со встроенным усилителем;
до 1000 вольт используют обычные аппараты различных систем;
свыше 1 кВ измерения производятся электростатическими приборами, предназначенными для работы в высоковольтных сетях или обычными, включёнными через делитель.

Схема включения вольтметра с добавочными сопротивлениями

Увеличение предела измерения производится включёнием последовательно с прибором добавочного сопротивления Rдоб. Для увеличения предела в n раз общее сопротивление также необходимо увеличить в n раз и, учитывая сопротивление прибора Rпр, Rдоб=Rпр*(n-1). Показания шкалы также умножаются на n.

Переменное напряжение

Методы и типы устройств для измерения в сетях переменного тока зависят от величины напряжения и частоты сети:

до 1 вольта – цифровые и аналоговые устройства с усилителями;
до 1кВ и частотой до десятков кГц – выпрямительные системы, электромагнитные, электродинамические приборы;
при частоте до десятков мегагерц – термоэлектрические и электростатические аппараты.

Важно! Вольтметр переменного тока показывает действующее значение напряжения. При синусоидальной форме его величина в √3 (1,7) меньше амплитудного.

Расширение пределов измерения производится включением через разделительный или автотрансформатор, а также использованием добавочного сопротивления. Его величина рассчитывается аналогично измерениям в сети постоянного тока.

При использовании разделительного трансформатора показания прибора умножаются на коэффициент трансформации n=U1/U2.

Схема включения вольтметра и амперметра через трансформаторы

Подключение вольтметра необходимо производить по определённым схемам. Это делается для того, чтобы показания прибора соответствовали параметрам сети.

Видео

Читайте также: