Вольтметр как сделать: Как сделать вольтметр без питания

Содержание

Как сделать вольтметр с «растянутой» шкалой на 10 … 15 вольт … | А.Барышев. Страна разных советов

Изображение из свободных источников

Изображение из свободных источников

Такие вольтметры применяются, например, для индикации напряжения бортовой сети автомобиля. Поскольку отображать напряжения ниже, например, 10 или выше 16 вольт нет особого смысла, а ограничение диапазона в таких пределах позволяет более точно отображать его точное значение при небольших размерах самого прибора и его шкалы.

Также, подобный индикатор с растянутой шкалой может быть удобен в зарядных устройствах или других случаях, когда интерес представляет лишь небольшой диапазон измеряемых значений.

В качестве самого индикатора можно использовать, например, малогабаритный стрелочный, от старой (или новой, по желанию) радиоаппаратуры. Они там используются как индикаторы уровня записи, выходной мощности и т.д.

Изображение из Яндекс-картинок

Изображение из Яндекс-картинок

Схема, как видно из рисунка ниже, будет предельно простая:

Рисунок автора. На время настройки индикатора резистор R1 можно для удобства подбора заменить переменным(подстроечным)

Рисунок автора. На время настройки индикатора резистор R1 можно для удобства подбора заменить переменным(подстроечным)

В данном случае стабилитрон типа Д814Г с напряжением стабилизации около 10,5…11 В обеспечивает «растяжку» шкалы, То есть на значения ниже напряжения стабилизации стабилитрона прибор реагировать не будет. Резистором R1 вольтметр калибруется на максимальное отклонение стрелки (например, на напряжении в бортовой сети 14,5-16 В).

Таким образом, подбором типа стабилитрона и сопротивления резистора можно задать любые другие значения начала и конца шкалы. При настройке в качестве R1 можно временно поставить переменный или подстроечный резистор, сопротивлением 10…100 кОм (в зависимости от измеряемого диапазона напряжений и максимального тока стрелочного индикатора)

Шкалу можно проградуировать, используя регулируемый источник питания и любой вольтметр(тестер). Если точные значения напряжения не требуются, можно ограничится только нанесением границ крайних секторов, например — синего»min» и красного»max» цвета.

Потребляемый ток самого этого прибора в сборе определяется током полного отклонения индикатора, А это может быть на уровне десятков-сотен микроампер (меньше 1 мА), поэтому такой вольтметр вполне допустимо сделать неотключаемым.

Статья и схема не претендуют на новизну или уникальность и опубликованы в помощь начинающим р/любителям или людям, вообще далёким от всякого радиолюбительства….

* Благодарю всех за внимание. Лайки и комментарии приветствуются. Автор также никогда не отказывается от посылок и бандеролей со всякими «ништяками» в его адрес, но адрес свой не указывает. Потому что всё равно никогда никто ничего не присылает :-))

Как из мультиметра сделать амперметр. Простой самодельный вольтметр

Получил с AliExpress парочку электронных встраиваемых вольтметров модели V20D-2P-1. 1 (измерение постоянного напряжения), цена вопроса 91 цент штука. В принципе можно сейчас и дешевле найти (если хорошо поискать), но не факт что это не будет в ущерб качеству сборки прибора. 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:

» — 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.

Прелюдия

Изучая как-то бескрайние просторы Интернета на предмет китайских полезностей, наткнулся я на модуль цифрового вольтметра:

Китайцы «выкатили» вот такие ТТХ: 3-digit red color display; Voltage: 3.2~30V; Working temperature: -10~65″C. Application: Voltage testing.

Не совсем он мне подходил в блок питания (показания не от нуля — но это расплата за питание от измеряемой цепи), зато недорого.
Решил взять и разбираться на месте.

Схема модуля вольтметра

На поверку модуль оказался не так уж и плох. Выпаял индикатор, срисовал схему (нумерация деталей показана условно):

К сожалению, чип остался неопознанным — маркировка отсутствует. Возможно, это какой-то микроконтроллер. Номинал конденсатора С3 неизвестен, выпаивать мерять не стал. С2 — предположительно 0.1мк, тоже не выпаивал.

Обработать напильником по месту…

А теперь о доработках, которые необходимы, чтоб довести этот «показиметр» до ума.


1. Чтобы он начал измерять напряжение менее 3 Вольт, нужно выпаять резистор-перемычку R1 и на ее правую (по схеме) контактную площадку подать напряжение 5-12В с внешнего источника (выше можно, но нежелательно — стабилизатор DA1 сильно греется). Минус внешнего источника подать на общий провод схемы. Измеряемое напряжение подавать на штатный провод (который был изначально припаян китайцами).

2. После доработки по п.1 диапазон измеряемого напряжения увеличивается до 99.9В (ранее он был ограничен максимальным входным напряжением стабилизатора DA1 — 30В). Коэффициент деления входного делителя около 33, что дает нам максимально 3 вольта на входе DD1 при 99,9В на входе делителя. Я подавал максимум 56В — больше у меня нету, ничего не сгорело:-), но и погрешность возросла.

4. Чтобы переместить или совсем выключить точку, нужно выпаять ЧИП-резистор R13 10кОм, который находится рядом с транзистором и вместо него запаять обычный резистор 10кОм 0.125Вт между дальней от подстроечного ЧИП-резистора контактной площадкой и соответствующим управляющим сегментным выводом DD1 — 8, 9 или 10.
Штатно точка засвечивается на средней цифре и база транзистора VT1 соответственно через ЧИП 10кОм подключена к выв. 9 DD1.

Ток, потребляемый вольтметром, составил около 15мА и менялся в зависимости от количества засвеченных сегментов.
После описанной переделки весь этот ток будет потребляться от внешнего источника питания, не нагружая измеряемую цепь.

Итого

И в заключении еще несколько фото вольтметра.


Заводское состояние


С выпаяным индикатором, вид спереди


С выпаяным индикатором, вид сзади


Индикатор тонирован автомобильной тонировочной пленкой (20%) для уменьшения яркости и улучшения видимости индикатора на свету.
Очень рекомендую его затонировать. Обрезков тонировочной пленки вам с удовольствием дадут бесплатно в любом автосервисе, занимающемся тонировкой.

Также в Интернете встречаются иные модификации этого модуля, но суть переделок от этого не меняется — если Вам попался не такой модуль, просто скорректируйте схему по плате, выпаяв индикатор или прозвонив цепи тестером и вперед!

Для цифрового контроля напряжения и тока в блоке питания не обязательно самому изготавливать АЦП и индикатор. Для этой цели вполне подойдет китайский мультиметр стоимостью 3-4 доллара, что по цене сопоставимо з затратами на изготовление собственной цифровой индикации.

Для переделки был выбран популярный M830B. Ниже подробно, в картинках расписана переделка мультиметра для индикации напряжения и тока в вашем блоке питания.

Основным смыслом переделки было уменьшение размеров платы с индикатором, т.е. просто часть платы надо было отрезать. Для переделки был приобретен самый простой и дешевый китайский мультиметр M830B. Схему мультиметра M830B можно скачать в нашем файловом архиве. Предел измерения величины напряжения нашей конструкции составит 200 В, а предел по току 10 А. Для выбора режима измерения «Напряжение» — «Ток» используется переключатель S1 с двумя группами контактов. На схеме показано положение переключателя в режиме измерения напряжения.

Вначале надо разобрать мультиметр и вытащить плату. Вид платы со стороны деталей вы можете увидеть на фотке.

А здесь фото платы со стороны индикатора.

Наша конструкция будет размещена на двух платах. Одна плата с индикатором, другая плата с деталями входной части мультиметра и дополнительным стабилизатором на 9 вольт. Схема второй платы приведена на картинке. В качестве резисторов делителя используются выпаянные резисторы с платы мультиметра. Их обозначение на схеме, соответствует обозначениям на плате мультиметра M830B. Также на схеме приведены дополнительные пояснения. Буквы в кружочках соответствуют точкам подключения одной платы к другой. Для питания конструкции используется маломощный стабилизатор напряжения, который подключается к отдельной обмотке трансформатора.

Собственно приступим. Выпаиваем R18, R9, R6, R5. Резисторы R6 и R5 сохраняем для входной части нашей конструкции. Отрезаем верхний контакт R10 от схемы и вырезаем часть дорожки(на фотке помечено крестиками). Выпаиваем R10. Выпаиваем R12 и R11.

R12 и R11 соединяем последовательно. И припаиваем одним концом к верхнему контакту R10, а другим к отрезанной от R10 дорожке. Выпаиваем R20 и запаиваем его на место R9. Выпаиваем R16 и сверлим для него новые отверстия (см. фотку)

Припаиваем R16 на новое место.

А здесь вид на пайку R16 со стороны индикатора.

Берем ножницы по металлу и отрезаем часть платы.

Переворачиваем плату индикатором к себе. Ближний от индикатора контакт R9(теперь там R20) отрезаем от схемы(помечено крестиком). Дальние от индикатора контакты R9(теперь там R20) и R19 соединяем вместе (со стороны индикатора), на фотке обозначено красной перемычкой. Верхний контакт R10 (там теперь R11 и R12) соединяем с нижним контактом R13, на фотке обозначено красной перемычкой. Удаляем часть дорожек помеченных крестиками. И припаиваем перемычку к ближнему от индикатора контакту R9(теперь там R20), взамен удаленной дорожки.

Удаляем помеченные крестиком дорожки, и подготавливаем контактные пятачки для распайки со второй платой, на фотке указаны стрелочками.

Припаиваем перемычку. Припаиваем контактные провода от второй платы, соблюдая соответствие букв(a-A, b-B и т.д.)

Все! Конструкция собрана, приступаем к проверке. Подсоединяем к источнику питания и измеряем напряжение батарейки. Работает!

На этой фотке конструкция встроена в блок питания, для которого и создавалась. При подключенной нагрузке, нажатием кнопки «Напряжение-Ток», на индикаторе высвечивается значение протекающего тока.

Ситуации, когда под рукой должен находиться вольтметр, встречаются достаточно часто. Для этого нет необходимости использовать заводской сложный прибор. Изготовить простенький вольтметр своими руками – не проблема, потому что состоит он из двух элементов: стрелочный измерительный блок и резистор. Правда, необходимо отметить, что пригодность вольтметра определяется его входным сопротивлением, которое состоит из сопротивлений его элементов.

Но необходимо учитывать тот факт, что резисторы есть разные с разными номиналами, а это говорит о том, что от установленного резистора будет зависеть входное сопротивление. То есть, подобрав правильно резистор, можно сделать вольтметр под замеры определенных уровней напряжений сетей. Сам же измерительный прибор чаще оценивается по показателю – относительное входное сопротивления, приходящееся на один вольт напряжения, его единица измерения – кОм/В.

То есть, получается так, что входное сопротивления на разных измеряемых участках разное, а относительная величина – показатель постоянный. К тому же, чем меньше отклоняется стрелка измерительного блока, тем больше относительная величина, а, значит, точнее будут измерения.

Прибор для измерения нескольких пределов

Кто не раз сталкивался с транзисторными конструкциями и схемами знает, что очень часто вольтметром приходится замерять цепи с напряжением от десятков долей одного вольта до сотен вольт. Простой приборчик, изготовленный своими руками, с одним резистором это не осилит, поэтому в схему придется подключить несколько элементов с разным сопротивлением. Чтобы вы поняли, о чем идет речь, предлагаем ознакомиться со схемой, расположенной снизу:

На ней показано, что в схеме установлено четыре резистора, каждый из которых отвечает за свой диапазон измерений:

  1. От 0 вольт до единицы.
  2. От 0 вольт до 10В.
  3. От 0 В до 100 вольт.
  4. От 0 до 1000 В.

Номинал каждого резистора поддается подсчету, который проводится на основе закона Ома. Здесь используется следующая формула:

R=(Uп/Iи)-Rп, где

  • Rп – это сопротивление измерительного блока, возьмем, к примеру. 500 Ом;
  • Uп – это максимальное напряжение измеряемого предела;
  • Iи – это сила тока, при которой стрелка отклоняется до конца шкалы, в нашем случае – 0,0005 ампер.

Для несложного вольтметра из китайского амперметра можно выбрать следующие резисторы:

  • для первого предела – 1,5 кОм;
  • для второго – 19,5 кОм;
  • для третьего – 199,5;
  • для четвертого – 1999,5.

А вот относительная величина сопротивления этого прибора будет равна 2 кОм/В. Конечно, расчетные номиналы не совпадают со стандартными, поэтому резисторы придется подбирать близкими по значению. Далее проводится финишная подгонка, при которой производится градуировка самого прибора.

Как переделать вольтметр постоянного напряжения в переменное

Показанная на рисунке №1 схема – это вольтметр постоянного тока. Чтобы его сделать переменным или, как говорят специалисты, пульсирующим, необходимо в конструкцию установить выпрямитель, с помощью которого постоянное напряжение преобразуется в переменное. На рисунке №2 вольтметр переменного тока показан схематически.

Данная схема работает так:

  • когда на левом зажиме находится положительная полуволна, то открывается диод D1, D2 в этом случае закрыт;
  • напряжение проходит через амперметр к правому зажиму;
  • когда положительная полуволна находится на правом конце, то D1 закрывается, и напряжение через амперметр не проходит.

В схему обязательно добавляется резистор Rд, сопротивление которого рассчитывается точно так же, как и остальные элементы. Правда, его расчетное значение делится на коэффициент, равный 2,5-3. Это в том случае, если в вольтметр устанавливается однополупериодный выпрямитель. Если используется двухполупериодный выпрямитель, то значение сопротивления делится на коэффициент: 1,25-1,5. Кстати, схема последнего изображена на рисунке №3.

Как правильно подключить вольтметр

Тот, кто не знает, но хочет проверить напряжение на каком-то участке электрической сети, должен задаться вопросом – как подключить вольтметр? Это на самом деле серьезный вопрос, в ответе которого лежит простое требование – подключение вольтметра необходимо проводить только параллельно нагрузке. Если будет произведено последовательное подключение, то сам прибор просто выйдет из строя, и вас может ударить током.

Все дело в том, что при таком соединении уменьшается сила тока, действующая на сам измерительный прибор. При этом сопротивлении его не меняется, то есть, остается большим. Кстати, никогда не путайте вольтметр с амперметром. Последний подключается к цепи последовательно, чтобы снизить показатель сопротивления до минимума.

И последний вопрос темы – как пользоваться вольтметром, изготовленным самостоятельно. Итак, в вашем приборе два щупа. Один подключается к нулевому контуру, второй к фазе. Так же можно проверить напряжение через розетку, предварительно определив, к какому гнезду запитан ноль, а к какому фаза. Или соединяете параллельно прибор к измеряемому участку. Стрелка измерительного блока покажет величину напряжения в сети. Вот так пользуются этим самодельным измерительным прибором.

Любителям сделать все своими руками предлагается простой тестер на основе микроамперметра М2027-М1, у которого диапазон измерения 0-300 мкА, внутреннее сопротивление 3000 Ом, класс точности 1,0.

Необходимые детали

Это тестер, имеющий магнитоэлектрический механизм для измерения тока, поэтому он мерит только постоянный ток. Подвижная катушка со стрелкой крепится на растяжках. Применяется в аналоговых электроизмерительных приборах.

Найти на блошином рынке или купить в магазине радиодеталей проблем не составит. Там же можно приобрести и остальные материалы и компоненты, а также приставки к мультиметру. Кроме микроамперметра потребуется:

Если человек решил сделать себе мультиметр своими руками, значит, других измерительных приборов у него нет. Исходя из этого, и будем дальше действовать.

Выбор диапазонов измерения и вычисление номиналов резисторов

Определим для тестера диапазон измеряемых напряжений. Выберем три самых распространенных, покрывающих большинство потребностей радиолюбителя и домашнего электрика. Это диапазоны от 0 до 3 В, от 0 до 30 В и от 0 до 300 В.

Максимальный ток, проходящий через самодельный мультиметр равен 300 мкА. Поэтому задача сводится к подбору добавочного сопротивления, при котором стрелка отклонится на полную шкалу, а на последовательную цепочку Rд+ Rвн будет подано напряжение, соответствующее предельному значению диапазона.

То есть на диапазоне 3 В Rобщ=Rд+Rвн= U/I= 3/0,0003=10000 Ом,

где Rобщ – это общее сопротивление, Rд – добавочное сопротивление, а Rвн – внутреннее сопротивление тестера.

Rд=Rобщ-Rвн=10000-3000=7000 Ом или 7кОм.

На диапазоне 30 В общее сопротивление должно быть равно 30/0,0003=100000 Ом

Rд=100000-3000=97000 Ом или 97 кОм.

Для диапазон 300 В Rобщ=300/0,0003=1000000 Ом или 1 мОм.

Rд=1000000-3000=997000 Ом или 997 кОм.

Для измерения токов выберем диапазоны от 0 до 300 мА, от 0 до 30 мА и от 0 до 3 мА. В этом режиме шунтирующее сопротивление Rш подсоединяется к микроамперметру параллельно. Поэтому

Rобщ=Rш*Rвн/(Rш+Rвн).

А падение напряжения на шунте равно падению напряжения на катушке тестера и равно Uпр=Uш=0,0003*3000=0,9 В.

Отсюда в интервале 0…3 мА

Rобщ=U/I=0,9/0,003=300 Ом.

Тогда
Rш=Rобщ*Rвн/(Rвн-Rобщ)=300*3000/(3000-300)=333 Ом.

В диапазоне 0…30 мА Rобщ=U/I=0,9/0,030=30 Ом.

Тогда
Rш=Rобщ*Rвн/(Rвн-Rобщ)=30*3000/(3000-30)=30,3 Ом.

Отсюда в интервале 0…300 мА Rобщ=U/I=0,9/0,300=3 Ом.

Тогда
Rш=Rобщ*Rвн/(Rвн-Rобщ)=3*3000/(3000-3)=3,003 Ом.

Подгонка и монтаж

Чтобы сделать тестер точным, нужно подогнать номиналы резисторов. Эта часть работы самая кропотливая. Подготовим плату для монтажа. Для этого надо расчертить ее на квадратики размером сантиметр на сантиметр или немного меньше.

Затем, сапожным ножом или чем-нибудь подобным по линиям прорезается медное покрытие до основы из стеклотекстолита. Получились изолированные контактные площадки. Отметили, где будут расположены элементы, получилось подобие монтажной схемы прямо на плате. В дальнейшем, к ним будут припаяны элементы тестера.

Чтобы самодельный тестер выдавал правильные показания с заданной погрешностью, все его компоненты должны иметь характеристики по точности такие же, как минимум, и даже выше.

Внутреннее сопротивление катушки в магнитоэлектрическом механизме микроамперметра будем считать равным заявленным в паспорте 3000 Ом. Количество витков в катушке, диаметр провода, электропроводность металла, из которого сделана проволока известны. Значит, данным завода-изготовителя верить можно.

А вот напряжения батареек на 1,5 В могут немного отличаться от заявленных производителем, а знание точного значения напряжения потом потребуются для измерения тестером сопротивления резисторов, кабелей и других нагрузок.

Определение точного напряжения батарейки

Для того чтобы самому выяснить действительное напряжение батарейки потребуется хотя бы один точный резистор номиналом 2 или 2,2 кОм с погрешностью 0,5%. Этот номинал резистора выбран из-за того, что при последовательном подключении с ним микроамперметра, общее сопротивление цепи составит 5000 Ом. Следовательно, проходящий через тестер ток будет около 300 мкА, и стрелка отклонится на полную шкалу.

I=U/R=1,5/(3000+2000)=0,0003 А.

Если тестер покажет, к примеру, 290 мкА, значит, напряжение батареи равно

U=I*R=0,00029(3000+2000)=1,45 В.

Теперь зная точное напряжение на батарейках, имея одно точное сопротивление и микроамперметр можно подобрать необходимые номиналы сопротивления шунтов и добавочных резисторов.

Сбор блока питания

Блок питания для мультиметра собирается из двух последовательно соединенных батареек по 1,5 В. После этого к нему подключается последовательно микроамперметр и предварительно отобранный по номиналу резистор в 7 кОм.

Тестер должен показать значение близкое к предельному току. Если прибор зашкалит, то последовательно к первому резистору необходимо подсоединить второй, маленького номинала.

Если показания меньше 300 мкА, то параллельно к этим двум резисторам, подключают сопротивление большого номинала. Это уменьшит общее сопротивление добавочного резистора.

Такие операции продолжаются до тех пор, пока стрелка не установится на пределе шкалы в 300 мкА, что сигнализирует о точной подгонке.

Для подбора точного резистора на 97 кОм, выбираем ближайший, подходящий по номиналу, и проделываем те же процедуры, что и с первым на 7 кОм. Но так как здесь необходим источник питания 30 В, то потребуется переделка питания мультиметра из батарей на 1,5 В.

Собирается блок с выходным напряжением 15-30 В, на сколько хватит. К примеру, получилось 15 В, тогда всю подгонку делают из расчета, что стрелка должна стремится к показанию 150 мкА, то есть к половине шкалы.

Это допустимо, так как шкала тестера при измерении тока и напряжения линейная, но желательно работать с полным напряжением.

Для регулировки добавочного резистора в 997 кОм для диапазона 300 В понадобятся генераторы постоянного тока или напряжения. Их можно использовать и как приставки к мультиметру при измерении сопротивлений.

Номиналы резисторов: R1=3 Ом, R2=30,3 Ом, R3=333 Ом, R4 переменный на 4,7 кОм, R5=7 кОм, R6=97 кОм, R7=997 кОм. Подбираются подгонкой. Питание 3 В. Монтаж можно сделать навеской элементов прямо на плате.

Разъем можно установить на боковой стенке коробки, в которую врезается микроамперметр. Щупы изготавливаются из одножильного медного провода, а шнуры к ним из многожильного.

Подключение шунтов осуществляется перемычкой. В результате из микроамперметра получается тестер, которым можно мерить все три основных параметра электрического тока.

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).  

  1. Куда двигать – стрелку располагаем горизонтально и смотрим, что перевешивает, если стрелка, то каплю передвинуть от центра. Если противовес — то каплю к центру.
  2. 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 стрелочникам

   Форум по обсуждению материала СТРЕЛОЧНЫЙ ВОЛЬТМЕТР



Шунт для амперметра.

Или как сделать вольтметр из амперметра и наоборот. — Источники питания — Каталог статей

Шунт для амперметра. Или как сделать вольтметр из амперметра и наоборот.

Эту статью я решил написать, когда делал источник питания для своей домашней лаборатории. Из собственного опыта замечено, что на регулируемом блоке питания должен быть вольтметр, для оценки устанавливаемого напряжения. А так же амперметр, для приблизительной оценки тока потребляемого нагрузкой. Решено в новый источник питания установить эти полезные элементы: вольтметр и амперметр. Поискав в ящиках, нашел две подходящих измерительных головки (основной критерий — минимальные размеры). С максимальным током 50мкА и 30мА.

 

Сначала сделаем вольтметр из амперметра

Итак, перейдем к расчетам.

Самое простое сделать вольтметр из амперметра, я использую второй амперметр. Для расчетов нам понадобятся: максимальный ток отклонения стрелки — в моем случае 30мА, Максимальное напряжение, которое должен измерять наш вольтметр — 30В.

Используя закон Ома находим сопротивление: R=U/I, R=1кОм.

Значит шунт (резистор) сопротивлением 1кОм нужно подключить последовательно с амперметром. При этом мы получим вольтметр. Т.е. если через такую последовательную цепь будет протекать ток в 30мА, то падение напряжения на этом резисторе равно 30В. В моем случае мне даже не нужно изменять шкалу прибора, достаточно наклеить букву «V», чтобы было понятно, что это вольтметр.

Следует помнить, что через такой вольтметр всегда будет течь ток 0-30мА, в зависимости от измеряемого напряжения от 0-30В. А так как он используется в блоке питания это не критично. Так же не следует забывать, что резистор должен быть подходящей можности, которую определим по формуле P = I*I*R получим P=30мА*30мА*1кОм=0,9Вт ставим с запасом не меньше 1Вт.

Надо ещё учесть внутреннее сопротивление прибора. Тогда добавочный резистор считается так: Rд=Uп/Iи-Rи.
Rд — сопротивление добавочного резистора;
Uп — макс. значение выбранного предела измерения напряжения;
Iи — ток полного отклонения выбранного амперметра;
Rи — внутреннее сопротивление (рамки прибора) выбранного амперметра, оно указывается.

Делаем амперметр из амперметра у которого маленькая шкала.

У первого амперметра шкала 50мкА это очень мало, мне нужно 1,5А. Чтобы расширить диапазон измерения амперметра, нужно установить шунт, но не последовательно, а параллельно с измерительной головкой. Получается ток будет разветвляться и одна часть потечет через амперметр, а другая через сопротивление. Нужно подобрать такое сопротивление, чтобы ток в 1,5А делился на два, 50мкА через амперметр, а остальной ток через резистор.

Для расчетов понадобится знать сопротивление амперметра, но так как его я не знаю, то шунт буду изготавливать методом подгона. Для этого нужно взять медную проволоку диаметром 0,8-1мм длинной 1 метр и измерить ток, при котором стрелка отклоняется в крайнее положение. 

Для этого понадобится регулируемый источник напряжения и нагрузка, я использовал автомобильную лампочку. Далее таким образом подгоняем шунт увеличивая длину проволоки если нужно уменьшить максимальный ток или укорачиваем проволоку если нужно увеличить максимальное значение шкалы амперметра.

У меня получился вот такой шунт в четыре слоя. Края я проклеил силиконовым клеем.

Следует помнить, что если случайно оторвется шунт, то через микроамперметр потечет большой ток и он выйдет из строя.

Амперметр из вольтметра делается по аналогии с первым вариантом, только шунт устанавливается не последовательно а параллельно. Также бывает, что в вольтметрах устанавливаются внутренние резисторы, убрав которые можно получить амперметр.

Следует помнить что амперметр должен иметь минимальное сопротивление, а вольтметр должен обладать очень высоким сопротивлением.

Стрелочный вольтметр с растянутой шкалой 10…15 В

Прибор будет полезен автолюбителям для измерения с высокой точностью напряжения на аккумуляторе, но он может найти и другие применения,


Рис. 4.6 Вольтметр с растянутой шкалой

где требуется контролировать напряжение в интервале 10…15 В с точностью 0,01 В.

Известно, что о степени заряженности автомобильного аккумулятора можно судить по его напряжению. Так, у полностью разряженного, разряженного наполовину и полностью заряженного аккумулятора оно соответствует 11,7, 12,18 и 12,66В.

Для того чтобы измерить напряжение с такой точностью, нужен либо цифровой вольтметр, или стрелочный с растянутой шкалой, позволяющий контролировать интересующий нас интервал.

Схема, приведенная на рис. 4.6, позволяет, используя любой микроамперметр со шкалой 50 мкА или 100 мкА, сделать из него вольтметр со шкалой измерения 10…15 В.

Схема вольтметра не боится неправильного подключения полярности к измеряемой цепи (в этом случае показания прибора не будут соответствовать измеряемой величине).

Для предохранения микроамперметра РА1 от повреждения при перевозках используется включатель S1, который при закорачивании выводов измерительного прибора препятствует колебаниям стрелки.

В схеме использован прибор РА1 с зеркальной шкалой, типа М1690А (50 мкА), но подойдут и, многие другие. Прецизионный стабилитрон VD1 (Д818Д) может быть с любой последней буквой в обозначении. Подстроечные резисторы лучше использовать многооборотные, например R2 типа СПЗ-36, R5 типа СП5-2В.

Для настройки схемы потребуется блок питания с регулируемым выходным напряжением О…15 В и образцовый вольтметр (удобней, если он будет цифровым). Настройка заключается в том, чтобы, подключив блок питания к зажимам Х1, Х2 и постепенно увеличивая напряжение до 10 В, добиться резистором R5 «нулевого» положения стрелки прибора РА1. После этого напряжение источника питания увеличиваем до 15 В и резистором R2 устанавливаем стрелку на предельное значение шкалы измерительного прибора. На этом настройку можно считать законченной.


Рис. 4.7. Схема для более точного измерения сетевого напряжения

На основе данной схемы прибор можно выполнить многофункциональным. Так, если выводы микроамперметра подключать к схеме через галетный переключатель 6П2Н, можно сделать режим обычного вольтметра, подобрав добавочный резистор, а также тестер для проверки цепей и предохранителей.

Прибор можно дополнить схемой (рис. 4.7) для измерения перемен- ного сетевого напряжения. При этом шкала у него будет от 200 до 300 В, что позволяет более точно измерять сетевое напряжение.

По материалам сайта http://lib.qrz.ru

Конструкция вольтметра | Цепи измерения постоянного тока

Как было сказано ранее, большинство измерительных механизмов являются чувствительными устройствами. Некоторые механизмы Д’Арсонваля имеют номинальный ток отклонения всего 50 мкА при (внутреннем) сопротивлении провода менее 1000 Ом. Таким образом, номинал вольтметра составляет всего 50 милливольт (50 мкА X 1000 Ом)! Чтобы построить вольтметры с практичными (высоковольтными) шкалами из таких чувствительных механизмов, нам нужно найти какой-то способ уменьшить измеряемую величину напряжения до уровня, с которым механизм может справиться.

Измеритель движения Д’Арсонваля

Давайте начнем наш пример задач с часового механизма Д’Арсонваля, имеющего предел отклонения 1 мА и сопротивление катушки 500 Ом:

Используя закон Ома (E=IR), мы можем определить, какое напряжение будет управлять движением этого измерителя непосредственно до полной шкалы:

E = I R E = (1 мА)(500 Ом) E = 0,5 В

Если бы все, что нам было нужно, это метр, который мог бы измерять 1/2 вольта, нам хватило бы простого механизма измерения, который у нас есть.Но для измерения более высоких уровней напряжения требуется нечто большее. Чтобы получить эффективный диапазон вольтметра, превышающий 1/2 вольта, нам нужно разработать схему, позволяющую падать только точной пропорции измеренного напряжения на движение вольтметра.

Это расширит диапазон движения счетчика до более высоких напряжений. Соответственно, нам нужно будет перемаркировать шкалу на лицевой стороне измерителя, чтобы указать ее новый диапазон измерения с подключенной схемой дозирования.

Но как создать необходимую пропорциональную схему? Что ж, если мы намерены позволить этому измерительному прибору измерять большее напряжение, чем сейчас, то нам нужна схема делителя напряжения , которая распределяет общее измеренное напряжение на меньшую долю в точках подключения измерительного прибора.Зная, что схемы делителя напряжения построены из сопротивлений серии , последовательно с механизмом счетчика подключим резистор (используя собственное внутреннее сопротивление механизма как второе сопротивление в делителе):

Умножительные резисторы

Последовательный резистор называется «умножающим» резистором, потому что он умножает рабочий диапазон движения измерителя, поскольку он пропорционально делит измеренное напряжение на нем. Определение требуемого значения сопротивления множителя — простая задача, если вы знакомы с анализом последовательных цепей.

Например, давайте определим необходимое значение множителя, чтобы это движение 1 мА, 500 Ом считывалось точно по полной шкале при приложенном напряжении 10 вольт. Для этого нам сначала нужно настроить таблицу E/I/R для компонентов двух серий:

Зная, что движение будет полным при протекающем через него токе 1 мА, и что мы хотим, чтобы это произошло при приложенном (общей последовательной цепи) напряжении 10 вольт, мы можем заполнить таблицу следующим образом:

Есть несколько способов определить значение сопротивления множителя.Один из способов — определить общее сопротивление цепи с помощью закона Ома в столбце «общее» (R=E/I), затем вычесть 500 Ом движения, чтобы получить значение множителя:

.

Другой способ вычислить такое же значение сопротивления состоит в том, чтобы определить падение напряжения на движении при полном отклонении (E=IR), затем вычесть это падение напряжения из общего, чтобы получить напряжение на резисторе умножителя. Наконец, закон Ома можно снова использовать для определения сопротивления (R=E/I) для множителя:

Любой способ дает один и тот же ответ (9. 5 кОм), и один метод можно использовать в качестве поверки для другого, чтобы проверить точность работы.

При подаче ровно 10 вольт между тестовыми выводами измерителя (от какой-либо батареи или прецизионного источника питания) через механизм измерителя будет протекать ток ровно 1 мА, что ограничено «умножающим» резистором и собственным внутренним сопротивлением механизма. Ровно 1/2 вольта будет падать на сопротивлении проволочной катушки механизма, и стрелка будет указывать точно на полную шкалу.Переобозначив шкалу для чтения от 0 до 10 В (вместо 0 до 1 мА), любой, кто смотрит на шкалу, будет интерпретировать ее показания как десять вольт.

Пожалуйста, обратите внимание, что пользователю измерителя совсем не обязательно знать, что само движение на самом деле измеряет только часть этих десяти вольт от внешнего источника. Все, что имеет значение для пользователя, это то, что схема в целом точно отображает общее приложенное напряжение.

Вот как разрабатываются и используются практические электрические счетчики: чувствительный механизм счетчика создается для работы с минимальным напряжением и током, насколько это возможно для максимальной чувствительности, затем он «обманывается» какой-то схемой делителя, построенной из прецизионных резисторов, чтобы он указывает на полную шкалу, когда на цепь в целом воздействует гораздо большее напряжение или ток. Мы рассмотрели конструкцию простого вольтметра здесь. Амперметры следуют тому же общему правилу, за исключением того, что параллельно соединенные «шунтирующие» резисторы используются для создания схемы делителя тока , в отличие от последовательно соединенных делителей напряжения «умножающих» резисторов, используемых в конструкциях вольтметров.

Как правило, полезно иметь несколько диапазонов, установленных для электромеханического счетчика, такого как этот, что позволяет ему считывать широкий диапазон напряжений с помощью одного механизма перемещения.Это достигается за счет использования многополюсного переключателя и нескольких умножающих резисторов, каждый из которых рассчитан на определенный диапазон напряжения:

Пятипозиционный переключатель одновременно контактирует только с одним резистором. В нижнем (полностью по часовой стрелке) положении он вообще не контактирует с резистором, обеспечивая настройку «выключено». Каждый резистор имеет размер, обеспечивающий определенный диапазон полной шкалы для вольтметра, все основано на конкретном номинале движения измерителя (1 мА, 500 Ом). Конечным результатом является вольтметр с четырьмя различными полномасштабными диапазонами измерения. Конечно, для того, чтобы это работало осмысленно, шкала хода измерителя должна быть снабжена метками, соответствующими каждому диапазону.

При такой конструкции измерителя значение каждого резистора определяется одним и тем же методом с использованием известного общего напряжения, номинального отклонения полного диапазона перемещения и сопротивления перемещению. Для вольтметра с диапазонами 1 вольт, 10 вольт, 100 вольт и 1000 вольт сопротивление множителя будет следующим:

 

 

Обратите внимание на значения множительного резистора, используемые для этих диапазонов, и на то, насколько они нечетны.Крайне маловероятно, что прецизионный резистор на 999,5 кОм когда-либо будет найден в мусорном ведре, поэтому разработчики вольтметров часто выбирают вариант вышеуказанной конструкции, в котором используются более распространенные номиналы резисторов:

.

 

 

С каждым последовательно более высоким диапазоном напряжения селекторным переключателем включается большее количество множительных резисторов, в результате чего их последовательные сопротивления добавляются к необходимой сумме. Например, с переключателем диапазона, установленным в положение 1000 вольт, нам нужно общее значение сопротивления множителя 999.5 кОм. С этой конструкцией измерителя это именно то, что мы получим:

.

R Всего = R4 + R3 + R2 + R1 R Всего = 900 кОм + 90 кОм + 9 кОм + 500 Ом R Всего = 999,5 км

Преимущество, конечно, в том, что значения отдельных резисторов множителя более распространены (900k, 90k, 9k), чем некоторые из нечетных значений в первой конструкции (999,5k, 99,5k, 9,5k). Однако с точки зрения пользователя измерителя не будет заметной разницы в работе.

ОБЗОР:

  • Расширенные диапазоны вольтметра созданы для чувствительных перемещений счетчика путем добавления последовательных «умножающих» резисторов в цепь перемещения, обеспечивающих точный коэффициент деления напряжения.

СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ЛИСТЫ:

Простое руководство Как пользоваться измерителем напряжения — Wira Electrical

Изучив, как использовать ток с амперметром, мы перейдем к руководству по использованию измерителя напряжения.

В этом руководстве очень просто рассказывается, как пользоваться вольтметром или, для краткости, вольтметром.Из его названия вы знаете, что мы будем использовать инструмент для измерения напряжения в цепи. Сам вольтметр можно разделить на аналоговый и цифровой. Сам по себе цифровой вольтметр встречается довольно редко, чаще используют мультиметр, который имеет возможность измерять напряжение, силу тока, сопротивление и еще кое-что.

Вольтметр Применение

Вольтметр — это электрический измерительный прибор. Этот вольтметр можно разделить на две группы: аналоговый вольтметр и цифровой вольтметр. Аналоговый вольтметр по-прежнему использует указатель и письменный диапазон шкалы.Он также имеет гальванометр вместе с внутренним сопротивлением. Цифровой вольтметр часто поставляется с набором режимов измерения в цифровом мультиметре. Он способен измерять напряжение, ток, сопротивление и многое другое.

Для справки: не все вольтметры являются гальванометрами. Это факт, что аналоговый вольтметр использует ту же концепцию, что и гальванометр, где мы используем якорь с набором постоянных магнитов, подобно тому, что мы видели в амперметре и гальванометре.

В настоящее время цифровой вольтметр упрощает измерение.Цифровой вольтметр по-прежнему использует большое сопротивление внутри, как и аналоговый, но преобразует результат с помощью аналого-цифрового преобразователя (АЦП). этот АЦП преобразует любое входное напряжение в цифровой дисплей.

Какой бы вольтметр вы ни использовали, убедитесь, что вы используете его параллельно с тем, что измеряете. Если вы измеряете напряжение на резисторе, подключите вольтметр параллельно этому резистору.

Почему? Вы узнаете это ниже.

Преобразование гальванометра в аналоговый вольтметр

Гальванометр можно калибровать по току или напряжению в цепи. Нам просто нужна другая конфигурация и значение внутреннего сопротивления, чтобы он работал правильно. При использовании в качестве вольтметра гальванометру требуется высокое сопротивление, соединенное последовательно.

Мы будем использовать следующее уравнение:

   

где:
G = сопротивление гальванометра
I g = максимальный ток отклонения гальванометра
V = максимальное напряжение
R = последовательное

Эффективное сопротивление вольтметра можно выразить как:

   

, где R v будет очень большим, поэтому вольтметр необходимо разместить параллельно, чтобы он не потреблял весь ток в цепи.Идеальный вольтметр имеет бесконечное сопротивление, поэтому он не уменьшает ток в цепи. Как мы всегда знаем, не бывает идеальных условий, когда дело доходит до практической области.

А как насчет цифрового вольтметра? Хотя он не использует гальванометр, он по-прежнему использует концепцию параллельного соединения и высокоомного резистора внутри него. Различия заключаются в следующем: цифровой вольтметр использует множитель сопротивления для диапазона шкалы и АЦП для преобразования входного напряжения в цифровой дисплей.Это абсолютно намного лучше, чем аналог. Вам не нужно ничего рассчитывать при использовании цифрового вольтметра.

Как использовать мультиметр для измерения напряжения

Напряжение — это разность потенциалов между двумя точками электрической цепи. Эти две точки могут быть узлами, ветвями или элементами схемы. Следовательно, можно с уверенностью сказать, что вольтметр или вольтметр — это инструмент для измерения разности потенциалов двух точек электрической цепи. Это может дать вам некоторые трудные идеи, но поверьте мне, это так легко после того, как вы прочитали объяснение до конца.

Шаг 1:

Отключите питание цепи

В целях безопасности необходимо соблюдать осторожность при подключении электропроводки и цепи. Одна простая ошибка может либо взорвать цепь, либо сломать компоненты, а самое худшее — нанести вред вашему телу, и даже смерть неизбежна. Для нас целесообразно сначала отключить питание схемы или отключить ее от источника питания. Мы не знаем, касаются ли наши зонды неправильных точек.

Шаг 2:

Вставьте щупы в разъемы

Вы уже знаете, что вольтметр имеет два щупа красного и черного цвета.Нам не нужны дальнейшие объяснения о цвете, поскольку красный считается «горячим», а черный — «нейтральным» или «земляным». Просто подключите красный к напряжению (+) постоянного или переменного тока, а черный к земле (-). Зонды имеют металлический разъем, покрытый пластиком, чтобы вы могли безопасно их захватить.

Шаг 3:

Включите счетчик

Это можно сделать с помощью цифрового счетчика. Если вы используете аналоговый, у вас нет кнопки для его включения. Мы предполагаем, что мы используем цифровой здесь.

Шаг 4:

Установите циферблат, чтобы выбрать тип (переменный или постоянный ток).

Предположим, что здесь используется цифровой вольтметр или мультиметр. Мультиметр имеет широкий диапазон шкалы. Циферблат используется так же, как мы используем поворотный переключатель. Режим вольтметра имеет два режима: постоянного и переменного тока. Напряжение постоянного тока представлено V-, а напряжение переменного тока представлено V~. Но некоторые мультиметры объединяют эти два параметра в один узел.

С помощью поворотного переключателя выберите тип (переменный или постоянный ток) и диапазон шкалы. Поворотный переключатель в середине можно использовать для переключения режимов мультиметра. Там будет напряжение, ток и сопротивление с различными диапазонами шкалы.Поскольку вы хотите знать, как пользоваться вольтметром, поверните поворотный переключатель в режим напряжения.

Если вы используете мультиметр с ручным диапазоном шкалы, вам необходимо знать, как выбрать правильный диапазон. Вы можете использовать от 2 до 2000 В постоянного тока и от 200 до 750 В переменного тока. Если вы понятия не имеете, просто выберите самый высокий и уменьшите его один за другим, если отображаемое число слишком маленькое. Вы можете увидеть это ниже:

Шаг 5:

Выберите диапазон шкалы

Для простого мультиметра или вольтметра будут милливольты до тысячи вольт постоянного тока и до 750 В переменного тока.Если вы не уверены в масштабе, просто выберите самый высокий масштаб. Если результат слишком мал, вы можете уменьшить масштаб один за другим.

Если вы не увидели ни одного диапазона шкалы, вы используете мультиметр с автоматическим выбором диапазона. Вам не нужно выбирать шкалу диапазона, мультиметр автоматически сделает эту работу за вас. Вы можете увидеть это ниже:

Шаг 6:

Подключите щупы к клемме элемента схемы

Мы знаем, что напряжение представляет собой разность потенциалов между двумя точками.Подсоедините красный и черный щупы к клемме цепи или ответвлению.

Шаг 7:

Чтение результата

Чтение результата на экране дисплея или аналоговом указателе.

Как измерить милливольты

Шаги, как измерить милливольты и как измерить вольты, не так уж отличаются. Единственное отличие состоит в том, что если мы использовали неправильный диапазон шкалы, результат будет отображаться как 0 вольт. Но не беспокойтесь! В настоящее время вольтметр имеет 1 диапазон шкалы, который может измерять до нескольких сотен милливольт.Этого должно быть достаточно.

Шаги будут такими же, как и раньше, но нам нужно только использовать шкалу милливольт, как показано ниже:

Как использовать мультиметр для проверки батареи

Измерить батарею очень просто, если вы прочитали руководство выше. В основном вам нужно подготовить аккумулятор и мультиметр или вольтметр. Если вы используете мультиметр, вам необходимо понять приведенное выше руководство. Если вы используете вольтметр, вам просто нужно знать, как читать шкалу и стрелку.Двигаемся дальше,

Шаг 1: Подготовьте аккумулятор

Подготовьте аккумулятор для измерения. Небольшая батарейка на 1,5 В сделает эту работу.

Шаг 2: Подготовьте вольтметр

И вольтметр, и мультиметр отлично справляются со своей задачей. Между ними нет большой разницы.

Шаг 3: Подсоедините щупы к аккумулятору

Поскольку мы измеряем только напряжение в аккумуляторе, отключать цепь не нужно. Просто подключите красный щуп к плюсу (+) этой батареи, а черный щуп к минусу (-).

Шаг 4: Прочтите результат

Теперь мы знаем, сколько напряжения в батарее. Поскольку это батарея небольшого напряжения, нам не нужно ничего бояться. В противном случае вам нужно быть осторожным при работе с большой батареей, например, в электрогенераторе.

Читайте также: переменная состояния преобразования Лапласа

Как использовать мультиметр для проверки розетки

Когда мы хотим измерить напряжение в розетке, мы должны убедиться, что делаем это максимально безопасно.Не только розетка, но и измерение высокого напряжения также находится на другом уровне от измерительной схемы электроники. Измерение напряжения питания, источника и генератора имеет огромную разницу в уровне напряжения.

Во избежание критических неисправностей и травм следует помнить о следующих шагах.

Шаг 1: Выключите выключатель

Лучше всего, если вы сможете отключить электричество от розетки. Если нет, будьте осторожны и переходите к следующему шагу.

Шаг 2. Убедитесь, что щупы в хорошем состоянии

Перед началом работы необходимо проверить щупы мультиметра.Убедитесь, что щупы не сломаны, не согнуты и т.п. Кроме того, проверьте их датчик показаний, используя режим «омметра», и соедините эти два датчика вместе. Убедитесь, что на дисплее отображается очень маленькое число.

Шаг 3. Убедитесь, что датчики подключены в правильные разъемы

Убедитесь, что датчики правильно подключены к разъемам. Красный щуп подключается к V~ для измерения напряжения переменного тока в электрической розетке.

Шаг 4: Установите правую шкалу диапазона шкалы

Если ваш мультиметр имеет автоматический выбор диапазона, вы можете пропустить этот шаг. Если нет, разумно выбрать самый высокий диапазон шкалы и уменьшить его, если десятичный разряд в отображении результата слишком велик.

Шаг 5: Подключите щупы к розетке

Поскольку в электрической розетке нет выключателя, здесь нужно быть осторожным. Сначала подключите черный щуп в качестве нейтрального соединения. Затем подключите красный щуп к «горячей» линии. Этот способ может предотвратить травмы, если вы сначала подсоедините красный щуп, но ваш измеритель неисправен. Зажимы-крокодилы намного лучше домкратных щупов, они безопаснее и вам не нужно хвататься за них при измерении.

Шаг 6: Включите выключатель электричества

Если вы пропустите Шаг 1 , вы можете пропустить и этот шаг. В противном случае пора включать электричество в розетку.

Шаг 7: Прочтите результат измерения

Больше нечего сказать, наконец, вы можете прочитать результат измерения на дисплее.

Как пользоваться вольтметром

Как упоминалось выше, вольтметр или вольтметр необходимо подключить параллельно цепи.

Почему?

Потому что

Вольтметр имеет очень большое сопротивление.

Это хорошо объясняет, почему мы должны использовать его параллельно. Очень большое последовательное сопротивление значительно уменьшит ток в цепи. Поскольку в идеальном вольтметре сопротивление будет бесконечным, ток будет почти равен нулю. Когда он подключен параллельно, он будет потреблять очень небольшой ток. Не ахти какое дело. Вы можете увидеть изображение ниже:

 

Что означает 200 м на мультиметре?

200 означает 200 милли, которые мы можем использовать на 200 мВ или 200 мА.

Чего нельзя делать при использовании мультиметра?

1. Использование сломанных щупов
2. Перетекание тока из одной руки в другую очень опасно для нашего организма и электрооборудования
3. Подключить мультиметр параллельно для измерения тока
4. Подключить мультиметр последовательно для измерения напряжения

Что произойдет, если вольтметр подключить последовательно?

В идеальном состоянии вольтметр имеет бесконечное сопротивление, поэтому при последовательном соединении ток в цепи упадет до нуля.

Вольтметр — обзор | ScienceDirect Topics

Высокие технологии

Специальные высокотехнологичные приложения для слепых могут включать машины для чтения долларовых банкнот и говорящие калькуляторы, видеомагнитофоны, вольтметры, термометры, нивелиры, компасы и осциллографы (вставки 11-7 и 11-8) . Эти устройства предоставляют голосовые сообщения с информацией, которую пользователи в противном случае прочитали бы на визуальном дисплее. Например, компас может предоставить пользователю оцифрованную речевую обратную связь на английском, испанском, немецком или французском языках.Возможна комбинация нескольких устройств в одном устройстве. Например, голосовые дневники включают в себя говорящий калькулятор, часы, календарь встреч, список телефонов и вывод тонального набора в одном маленьком портативном устройстве.

Человек с ограниченными возможностями может стать более независимым в сообществе с помощью систем звуковых указателей. Эти системы предоставляют пользователю различные функции от звуковых сигналов до словесных описаний или инструкций через карманный приемник. Одним из распространенных примеров является использование звуковых сигналов на светофорах, которые уведомляют слепого пешехода о том, что переход улицы безопасен.Более сложные системы могут быть установлены в частных офисах, общественных зданиях, торговых центрах или парках. С помощью инфракрасных датчиков или функций, чувствительных к движению, слепой человек получит устное сообщение с указанием местоположения здания, офисного помещения, фонтана или лифта.

В настоящее время общественность может ориентироваться в окружающей среде с помощью системы, которая дает словесные указания с помощью устройства слежения за глобальным спутником (GPS). Однако слепой человек не может получить доступ к этим системам самостоятельно, потому что производители разработали их для зрячих водителей, чтобы получать пошаговые инструкции.Однако производители модифицировали блоки GPS для слепых пользователей. Адаптированная система GPS обеспечивает направление для слепых пользователей, чтобы добраться до определенного места с помощью программного обеспечения для ориентации, программы чтения с графического экрана и синтезатора речи.

Станции PBS предоставляют услуги описательного видео (DVS) для различных телевизионных программ. Они дают описательные описания ключевых визуальных элементов в программе, не изменяя звуковые эффекты или диалоги. Сюда входят описания визуальных элементов, таких как действия, субтитры, изменения сцены, графика и язык тела.Эта услуга также доступна для некоторых фильмов на домашнем видео. Зритель должен иметь стереофонический телевизор или стереовидеомагнитофон со вторым каналом аудиопрограммы (SAP) для приема DVS.

Слепые люди могут читать печатные материалы с помощью оптического считывателя символов (OCR). OCR включают в себя ручные устройства или планшетные сканеры, которые преобразуют печатное слово в компьютерный файл, синтезируют речь и/или распечатывают шрифт Брайля. Также доступны автономные OCR, и люди, не разбирающиеся в компьютерах, могут их предпочесть.

Люди с ослабленным зрением могут использовать портативные блокноты для записи заметок, текстовой обработки и записи встреч. Их клавиатуры могут состоять из стандартных клавиатур QWERTY (см. рис. 11-2) или конфигураций шрифта Брайля (см. рис. 11-3) с использованием шести или восьми клавиш и пробела. Клавиши представляют собой точки Брайля. Клавиатуры Брайля также доступны в эргономичном дизайне, разработанном для комфорта. Центральная клавиша на всех клавиатурах служит пробелом. Дополнительные функции для этих устройств могут включать телефонные справочники, часы, научные калькуляторы, будильники, голосовые напоминания календаря и термометры.Режимы вывода для этих устройств состоят из синтеза речи и/или обновляемых ячеек Брайля (выпуклые символы Брайля, которые отображают информацию, которую вводит пользователь). Некоторые системы также поддерживают работу на двух языках. Таким образом, пользователи могут либо прослушивать введенную ими информацию, либо читать информацию с помощью тактильных ощущений, используя обновляемые ячейки Брайля.

Слепой человек может пользоваться модифицированными компьютерами с различными системами ввода и вывода. Системы ввода включают стандартную компьютерную клавиатуру, клавиатуру Брайля, азбуку Морзе с синтезом речи или звуковые сигналы (например,г., гудки, тональные сигналы или эхо клавиш). Пользователь может передавать на компьютер буквы, цифры и знаки препинания с помощью азбуки Морзе, что требует адаптации программного и/или аппаратного обеспечения с использованием переключателей. С помощью одного переключателя компьютер различает точки и тире в зависимости от времени, в течение которого пользователь нажимает переключатель. В азбуке Морзе с двумя переключателями один переключатель предназначен для точек, а другой — для тире. Пользователь также может использовать третий переключатель в качестве переключателя входа. Слепые люди могут использовать эту систему со звуковой обратной связью, которая повторяет введенную ими букву или команду.Этот подход могут выбрать слепые и люди с ограниченными физическими возможностями.

Системы вывода могут включать программы чтения с экрана, обновляемые дисплеи Брайля, распечатки Брайля и шрифт Брайля с традиционной орфографической печатью. Программа чтения с экрана — это программное приложение, которое преобразует сгенерированную компьютером информацию в искусственную речь, которая произносится через синтезатор речи. Сочетание программы чтения с экрана и синтезатора речи дает человеку с нарушением зрения доступ к стандартным компьютерным программам.Текст может отображаться на экранах компьютеров двумя способами: в текстовом режиме или в графическом режиме. Доступны программы для чтения с экрана, которые считывают текстовый и графический режимы. Специально разработанные программы для чтения с экрана Windows могут читать программы Windows, использующие графическую среду. Для Macintosh, DOS и Windows существуют разные версии чтения с экрана (различные версии). Синтезаторы речи различаются по качеству речи и способу взаимодействия с компьютером. Они могут быть либо аппаратными (человек вставляет их в слот внутри компьютера или использует один из последовательных портов компьютера), либо программными.

Обновляемые дисплеи Брайля используют выдвижные штифты для формирования символов Брайля, которые позволяют пользователям считывать информацию на экране компьютера с помощью тактильной обратной связи Брайля. Дисплеи Брайля могут иметь 80 ячеек (полная строка компьютерного текста), 40 ячеек (одна половина строки) или 20 ячеек (одна четвертая строка). Эти устройства особенно полезны для людей, которые являются глухими и слепыми, но имеют хорошие тактильные навыки.

Для слабослышащих и слепых специалист может интегрировать обновляемые дисплеи Брайля с устройствами телефонной связи (TDD).Используя пальцы, человек читает выпуклые символы Брайля на дисплее Брайля. Это та же самая информация, которая появляется на визуальном дисплее TDD. Люди с нарушениями слуха и слепые также могут использовать это устройство для общения. Человек с нарушениями слуха читает визуальный дисплей, когда слепой человек вводит информацию с помощью клавиатуры Брайля, а слепой человек читает информацию, которую глухой человек вводит с помощью стандартной клавиатуры, на обновляемом дисплее Брайля.

Высокотехнологичные приложения для слабовидящих включают переносные и настольные системы видеонаблюдения для увеличения печатных материалов. Они доступны в черно-белом изображении и/или цвете. Преимущество CCTV по сравнению с низкотехнологичными увеличительными линзами заключается в повышенном увеличении, улучшенной контрастности и обратной полярности. Дополнительной функцией одной системы видеонаблюдения является дополнительная клавиатура, которая отображает на мониторе время, дату и калькулятор, а также органайзер для адресов и телефонов. Одной из альтернатив технологии видеонаблюдения является ручное устройство, которое подключается к любому телевизору для создания увеличенных изображений.Некоторые производители включают компьютер в системы, чтобы обеспечить разделенный экран изображения сгенерированного компьютером текста и материалов, которые просматривает система видеонаблюдения. Это устройство позволяет пользователю поддерживать зрительный контакт с одним экраном, а не переключаться между двумя.

Специалисты могут модифицировать доступ к компьютеру для слабовидящих, используя различные системы ввода и вывода. Некоторые люди с нарушениями зрения также используют многие ранее описанные системы, которые используют слепые (например, слуховые сигналы: гудки, чириканье или синтезированное голосовое эхо клавиш).Другие системы ввода могут состоять из измененной контрастности клавиатуры (например, белые буквы на черном фоне или наоборот) или больших клавиатур (с большими буквами).

Системы вывода включают программы чтения с экрана с синтезаторами речи и программы увеличения текста. Программы увеличения текста увеличивают изображение на экране компьютера для операционных систем DOS, Windows или Macintosh. Эти системы также могут обеспечивать обратный контраст (например, белые буквы на темном фоне). Компьютер Macintosh и Windows предлагают специальные возможности увеличения текста в операционной системе.Дополнительные приспособления на компьютере включают увеличенный размер шрифта и большие цветные мониторы с плоским экраном. Мониторы с плоским экраном уменьшают искажения, которые могут возникнуть с выпуклыми экранами. Изменяя цвет на экране компьютера (например, черные буквы на желтом фоне), слабовидящий пользователь может легче просматривать распечатку. Пользователь также может улучшить управление мышью, увеличив размер указателя мыши или добавив к мыши хвост, используя специальное программное обеспечение или специальные возможности, предлагаемые некоторыми операционными системами.

Все высокотехнологичные устройства необходимы для того, чтобы слепые или слабовидящие люди могли функционировать независимо. Тем не менее, многие барьеры в обществе все еще остаются. Например, слепой человек не знает выбора в стандартном автомате по производству безалкогольных напитков. Крупные компании начинают реагировать на эти потребности. Например, в ответ на запросы слабовидящих потребителей некоторые банки разработали говорящие банкоматы. Хотя ключи на банкоматах могут быть помечены шрифтом Брайля, слепые или слабовидящие люди не могут пользоваться банкоматом самостоятельно.Следовательно, они должны время от времени полагаться на честность незнакомцев, чтобы помочь им.

SIM970 — Многоканальный цифровой вольтметр

Характеристики SIM970

Количество каналов 4
Количество цифр 5½ (±199999 отсчетов) [ 1 ]
Полномасштабные диапазоны
   Диапазон 1 ±19.9999 В, разр. 100 мкВ,
Шум 1,5 отсчета (среднеквадратичное значение) [ 1, 2 ]
   Диапазон 2 ±1,99999 В, разрешение 10 мкВ,
Шум 0,8 отсчета (среднеквадратичное значение) [ 1, 2 ]
   Диапазон 3 ±999,99 мВ, разрешение 10 мкВ,
Шум 0,8 отсчета (среднеквадратичное значение) [ 1, 2 ]
   Диапазон 4 ±199,999 мВ, разрешение 1 мкВ,
1,0 отсчетов шума (среднеквадратичное значение) [ 1, 2 ]
Точность ±(% показания + отсчеты) [ 3 ]
   Диапазон 1 [ 4 ] 0. 0010 + 2 (24 часа), 0,0050 + 2 (90 дней),
0,0080 + 2 (1 год)
   Диапазон 2 0,0002 + 2 (24 часа), 0,0050 + 2 (90 дней),
0,0080 + 2 (1 год)
   Диапазон 3 0,0002 + 2 (24 часа), 0,0050 + 2 (90 дней),
0,0080 + 2 (1 год)
   Диапазон 4 0,0002 + 4 (24 часа), 0,0050 + 6 (90 дней),
0,0080 + 6 (1 год)
Точность передачи (ошибка счета за 24 часа)/2 [ 3 ][ 5 ] (тип.)
Входное сопротивление 10 МОм ± 1 %, >3 ГОм выбирается в диапазонах от 2 до 4 [ 6 ]
Входные клеммы BNC (амфенол 31-10 или аналогичный)
Защита входа ±60 В между экраном и экраном, ±200 В между экраном и землей
Запуск Внутренний, внешний (TTL) или удаленный
Выход BUSY Высокий логический уровень TTL при занятости
Частота обновления [ 7 ] 3. 6/с (60 Гц), 3,0/с (50 Гц) 90 392
Отказ от нормального режима 90 дБ (от 59 Гц до 61 Гц или от 49 Гц до 51 Гц)
CMRR (постоянный ток) 125 дБ (при дисбалансе 1 кОм в экране)
Время установления 1 с с точностью до 3 отсчетов от окончательного показания в диапазонах 1–3, 8 с в диапазоне 4
Дисплей Красный светодиод, 0.40″, с индикацией полярности. Зеленый светодиод для индикации диапазона и автодиапазона
Рабочая температура от 0 °C до 40 °C
(без конденсации)
Интерфейс Последовательный через интерфейс SIM
Соединители BNC (4 спереди, 2 сзади)
DB15 (вилка) Интерфейс SIM
Мощность Питание от основного блока SIM900 или, при необходимости, от источника постоянного тока (+5 В), предоставляемого пользователем
Размеры 3. 0″ × 3,6″ × 7,0″ (WHL)
Вес 2,3 фунта.
Гарантия Один год на запчасти и работы по устранению дефектов материалов и изготовления
Примечания [ 1 ] Один счет — это единица изменения младшей значащей цифры. Большее разрешение доступно через удаленный интерфейс
[ 2 ] Измерено более 360 последовательных показаний
[ 3 ] Внутри базового блока SIM900 после двухчасового прогрева, автообнуление включено
[ 4 ] Калибровка весов ВКЛ
[ 5 ] В течение 10 минут и ±0.5 °C, в пределах ±10 % от начального значения, фиксированный диапазон, ввод от 10 % до 100 % полной шкалы
[ 6 ] Входной ток смещения <1 пА при 23 °C
[ 7 ] Внутренний запуск, автообнуление ВКЛ. Ставка удваивается для автообнуления OFF

Видео-урок: Конструкция вольтметра

Стенограмма видео

В этом видео мы рассмотрим конструкцию вольтметра, устройства которые мы можем использовать для измерения напряжения или разности потенциалов на компоненте в цепь.На принципиальной схеме мы можем представить вольтметр с заглавной буквой 𝑉 внутри круг. В этой схеме вольтметр используется для измерения падения напряжения на этот резистор. В этом видео мы увидим, как мы можем построить вольтметр, используя гальванометр и последовательно включенный резистор. Мы также увидим, как мы можем рассчитать необходимое сопротивление этого резистора, чтобы построить вольтметр, способный измерять заданное максимальное напряжение.

Итак, для начала рассмотрим ячейку. И допустим, что эта ячейка имеет определенное напряжение 𝑉, которое мы хотим измерить. Простой способ, которым мы можем попытаться сделать это, состоит в том, чтобы соединить гальванометр последовательно с сотовый. Давайте быстро вспомним, что гальванометр — это прибор, который может измерять величину и направление тока с помощью стрелки на циферблате. Итак, в этой схеме, поскольку ячейка подает напряжение на гальванометр, это производит ток, который мы можем назвать 𝐼.Это приводит к отклонению стрелки гальванометра. И пока ток не слишком велик, отклонение будет пропорционально ток.

Теперь закон Ома говорит нам, что напряжение, приложенное к проводнику, равно сила тока в этом проводнике, умноженная на сопротивление этого проводника. Другими словами, напряжение на нашем гальванометре, равное напряжению обеспечиваемый кюветой, равен току в нашем гальванометре, умноженному на сопротивление гальванометра, которое мы можем назвать нашим 𝑅 G.Итак, если мы знаем сопротивление гальванометра, а гальванометр сообщает нам ток в цепи, то мы можем вычислить напряжение ячейки, просто умножив эти два числа вместе. Таким образом, в этом простом случае гальванометр может работать как вольтметр.

Отклонение стрелки пропорционально току в цепи. А закон Ома говорит нам, что сила тока в цепи пропорциональна Напряжение.Следовательно, отклонение стрелки пропорционально напряжению. Однако при использовании гальванометра в качестве вольтметра возникает проблема. Это связано с тем, что гальванометры очень чувствительны, и обычно они может измерять только максимальный ток в микроамперах или миллиамперах. Так, например, мы можем обнаружить, что стрелка нашего гальванометра достигает максимума. отклонение при токе 100 мкА в любом направлении. А это значит, что любой ток свыше 100 мкА также вызовет максимальное отклонение иглы.

Это означает, что мы можем использовать гальванометр как вольтметр, но это только быть способным измерять напряжения в очень ограниченном диапазоне. Если гальванометр имеет максимальный ток отклонения 𝐼 Гс, значит, он будет достичь максимального отклонения при напряжении, равном 𝐼 G, умноженному на 𝑅 G. Таким образом, это выражение в основном указывает нам диапазон напряжения нашего гальванометра. Если мы хотим увеличить диапазон измеряемых напряжений, то нам потребуется некоторое способ ограничения тока в этой цепи, чтобы стрелка гальванометра не от достижения максимального отклонения.

К счастью, есть довольно простое решение. Все, что нам нужно сделать, это подключить резистор последовательно с гальванометром. Функция этого резистора заключается в том, что он увеличивает общее сопротивление в цепи. цепи, уменьшая таким образом ток в гальванометре. Это означает, что вместе эти два компонента могут быть соединены в более крупную систему. разность потенциалов без стрелки на гальванометре достигает максимума отклонение. И это фактически все, что нам нужно для создания вольтметра, только гальванометр и последовательно включенный резистор.

В контексте конструкции вольтметра дополнительный резистор, который мы здесь прикрепили, известный как множительный резистор. И мы можем сказать, что он имеет сопротивление 𝑅 M. Причина, по которой он называется умножающим резистором, заключается в том, что он эффективно умножает максимальное напряжение, которое гальванометр мог измерить самостоятельно. Мы можем увидеть, как это работает, применив закон Ома к нашему вольтметру в целом. Закон Ома говорит нам, что напряжение на вольтметре, который снова является такое же, как напряжение, подаваемое ячейкой, равно току в вольтметре умножить на полное сопротивление вольтметра.

Это означает, что напряжение полного отклонения нашего вольтметра, другими словами, диапазон нашего вольтметра определяется током полного отклонения гальванометра. умножить на сопротивление вольтметра. Здесь полезно помнить, что для резисторов, соединенных последовательно, общее сопротивление определяется суммой индивидуальных сопротивлений. Это означает, что полное сопротивление нашего вольтметра равно сопротивлению множительный резистор плюс сопротивление гальванометра. Другими словами, 𝑅 V равно 𝑅 M плюс 𝑅 G. Таким образом, в целом мы можем написать 𝑉 равно 𝐼 G, умноженное на 𝑅 M плюс 𝑅 G.

Это действительно полезная формула, которая сообщает нам диапазон напряжения, в котором работает наш вольтметр. можно измерить на основе полного тока отклонения гальванометра сопротивление множительного резистора и сопротивления гальванометра. Мы можем получить еще одну полезную формулу, если переделаем это выражение так, чтобы 𝑅 𝑀 тема. Для этого начнем с умножения скобок в правой части выражение, которое дает нам 𝑉 равно 𝐼 G 𝑅 M плюс 𝐼 G 𝑅 G.Затем мы можем вычесть 𝐼 G, умноженное на 𝑅 G, из обеих частей уравнения, а затем, наконец, разделив обе части уравнения на 𝐼 G.

Наконец, мы просто поменяем местами левую и правую части этого выражения, чтобы получить us 𝑅 M равно 𝑉 над 𝐼 G минус 𝑅 G. Это выражение говорит нам стороны множительного резистора, который нам нужно использовать в Чтобы построить вольтметр с диапазоном 𝑉, используя гальванометр с сопротивление 𝑅 G и ток полного отклонения 𝐼 G. Теперь еще одна важная вещь, о которой следует упомянуть, это то, что когда мы делаем вольтметр, соединяя вместе резистор и гальванометр, нам нужно сделать пару модификации гальванометра. Первая проблема, которую нам необходимо решить, заключается в том, что гальванометры могут измерять ток в любом направлении. Это означает, что обычно они имеют ноль посередине циферблата и стрелку. отклонится либо вправо, если ток течет в одну сторону, либо влево при обратном течении.

Теперь, если мы создаем вольтметр постоянного или постоянного тока, это означает, что нам нужен только для измерения разности потенциалов в одном направлении. Это означает, что мы можем избавиться от половины шкалы, так как нас интересует только это. бит, который указывает ток с определенным направлением. Теперь другая проблема, которую нам нужно решить с помощью нашего гальванометра, заключается в том, что на данный момент он измеряет ток. Однако мы показали в этом уравнении, что если наш гальванометр имеет максимум ток отклонения 𝐼 G, то вольтметр, который мы строим с помощью этого гальванометра будет иметь максимальное напряжение отклонения 𝑉.Мы можем использовать это выражение для вычисления значения 𝑉, которое мы написали бы вместо 𝐼 G на циферблате гальванометра.

Например, если мы используем гальванометр с сопротивлением 𝑅 G 100 Ом. и ток полного отклонения 𝐼 G 100 микроампер, и мы используем множитель резистор сопротивлением равным пяти кОм, то диапазон нашего вольтметра 𝑉 будет умножено на 100, умноженное на 10, на отрицательные шесть ампер, то есть 𝐼 G, умноженное на на 5000 Ом, это 𝑅 М, плюс 100 Ом.Это 𝑅 G, что получается при 0,51 вольта, что мы могли бы записать на максимуме положение отклонения шкалы вольтметра. Итак, как только мы выбрали значение нашего множительного резистора, соединили его последовательно. с гальванометром и откалибровали шкалу, наш вольтметр готов к работе. использовал.

Конечно, измерение напряжения ячейки — не единственное применение вольтметр. Чаще всего мы можем использовать вольтметр для измерения падения потенциала отдельные компоненты в такой схеме.Здесь у нас есть ячейка и два резистора, соединенных последовательно. И допустим, что эти резисторы имеют сопротивление 𝑅 один и 𝑅 два, соответственно. Теперь в этой схеме ячейка обеспечивает напряжение, которое мы назовем 𝑉, и это создает ток, который мы назовем 𝐼. Теперь, если бы мы анализировали схему, которая выглядела бы так, было бы полезно измерьте падение напряжения на каждом из этих резисторов.

А чтобы измерить падение напряжения на 𝑅, например, мы бы приложили вольтметр параллельно 𝑅.И, конечно же, теперь мы знаем, что вольтметр по сути состоит из умножителя. резистор с сопротивлением 𝑅 M и гальванометр с сопротивлением 𝑅 G. Теперь, когда мы смотрим на вольтметр в подобном приложении, мы видим, что Умножающий резистор на самом деле выполняет еще одну полезную функцию. В этой точке цепи входящий ток разделяется на два меньших токи.

Допустим, ток, протекающий через вольтметр, называется 𝐼 В, а ток, проходящий через резистор 𝑅, называется 𝐼 R.Разделение тока потенциально может вызвать проблему, поскольку оно угрожает уменьшить величину тока, протекающего через резистор 𝑅 на единицу. И еще раз закон Ома показывает нам, что если ток уменьшается, то напряжение уменьшится, а значит подключение сюда вольтметра фактически грозит уменьшить напряжение, которое мы пытаемся измерить, что, очевидно, не то, что мы хотим от точного измерительного прибора. К счастью, эта проблема фактически решается наличием множителя резистор.Этот резистор гарантирует, что общее сопротивление вольтметра относительно высоко.

Это означает, что через вольтметр протекает очень небольшой ток. Так как ток через вольтметр 𝐼 V очень мал, это означает, что ток через резистор 𝐼 R примерно равен току в остальная часть схемы, 𝐼. В результате подключение вольтметра параллельно 𝑅 дает только незначительное изменение тока в 𝑅 единице, поэтому внесение незначительного изменения к напряжению на 𝑅 ед.Итак, теперь, когда мы увидели, как устроен и используется вольтметр, давайте попробуем ответить на вопрос: вопрос практики.

Принципиальная схема представляет собой гальванометр, соединенный с умножителем резистор. Сопротивление множительного резистора в 50 раз больше сопротивления гальванометра. Каково отношение тока в гальванометре, 𝐼 Г, к току в множительный резистор, 𝐼 М?

Итак, в этом вопросе нам дали принципиальную схему, на которой изображены гальванометр и резистор, называемый множительным резистором, соединенный последовательно с ячейкой. Начнем с того, что вспомним, что термин «умножающий резистор» описывает используемый резистор. в конструкции вольтметра. В частности, это название, данное резистору, который соединен последовательно с гальванометр, как и в этой схеме. Эта комбинация многофункционального резистора и гальванометра создает вольтметр. Таким образом, эта принципиальная схема показывает вольтметр, используемый для измерения напряжение ячейки.Теперь можно использовать гальванометр самостоятельно для измерения напряжения. Однако гальванометры настолько чувствительны, что могут измерять только напряжения. в очень небольшом диапазоне.

Функция множительного резистора в вольтметре заключается в том, что он значительно увеличивает или умножает максимальное напряжение, которое может измерить гальванометр. В вольтметре мы обычно обнаруживаем, что сопротивление многополюсного резистора, которое мы можем назвать 𝑅 M, намного больше, чем сопротивление гальванометра, который мы можем назвать 𝑅 G. Как мы видим, то же самое верно и в этом вопросе. Нам говорят, что у умножающего резистора сопротивление в 50 раз больше, чем у резистора. гальванометр.

Затем нас просят рассчитать отношение тока в гальванометре 𝐼 G к ток в множителе сопротивления 𝐼 M. Итак, начнем с того, что запишем выражение для каждого из этих токов через их сопротивления, о которых нам дали некоторую информацию. Мы можем сделать это, используя закон Ома, который говорит нам, что ток в проводнике равен равно напряжению на этом проводнике, деленному на сопротивление этого проводник.Таким образом, можно сказать, что сила тока в гальванометре 𝐼G равна напряжению через гальванометр, который мы могли бы назвать 𝑉 G, деленное на сопротивление гальванометра, то есть 𝑅 G.

Аналогично можно сказать, что ток в умножительном резисторе 𝐼 M равен напряжение на резисторе умножителя, которое мы назовем 𝑉 M, деленное на сопротивление умножительного резистора 𝑅 M. Теперь действительно важно отметить, что 𝑉 G и 𝑉 M не обязательно такой же.Заманчиво предположить, что каждое из этих напряжений просто совпадает с напряжением обеспечивается ячейкой, которую мы могли бы назвать 𝑉 C. Однако это не так. Когда у нас есть резисторы, последовательно соединенные с ячейкой, как мы делаем в этом вопросе, тогда падение напряжения на каждом компоненте будет составлять общее напряжение, подаваемое сотовый.

Теперь вопрос заключается в том, чтобы найти отношение тока в гальванометре 𝐼 G к току резистора умножителя 𝐼 M.И один из способов выразить отношение 𝐼 G к 𝐼 M состоит в том, чтобы вычислить 𝐼 G по 𝐼 M, который должен быть равен 𝑉 G над 𝑅 G, деленному на 𝑉 M над 𝑅 M. Деление этой дроби на эту дробь равносильно умножению этой дроби на величина, обратная этой дроби, которая дает нам 𝑉 G на 𝑅 G, умноженное на 𝑅 M на 𝑉 M, что эквивалентно 𝑉 G 𝑅 M сверх 𝑉 M 𝑅 G.

Теперь вопрос говорит нам, что множительный резистор имеет сопротивление в 50 раз больше это гальванометр.Другими словами, 𝑅 M равно 50 𝑅 G. Это означает, что мы можем подставить 50 𝑅 G вместо 𝑅 M в этом выражении, что то позволяет нам сократить общий делитель 𝑅 G в числителе и в знаменателе, в результате чего у нас остается 50 𝑉 G на 𝑉 M. Итак, это упрощает наше выражение. Однако у нас до сих пор нет численного значения этого отношения. И мы не можем вычислить фактические значения 𝑉 G и 𝑉 M без предварительного зная напряжение, подаваемое ячейкой.

Однако, чтобы помочь нам, мы можем вспомнить, что когда у нас есть резисторы, соединенные последовательно с ячейкой величина падения напряжения на каждом резисторе пропорциональна его сопротивление. Другими словами, больший резистор будет использовать большую долю общего доступного напряжение, подаваемое ячейкой. Теперь, потому что нам сказали, что сопротивление резистора умножителя в 50 раз больше. гальванометра, это означает, что падение напряжения на множителе резистор, 𝑉 M, в 50 раз превышает падение напряжения на гальванометре, 𝑉 G.Подстановка 50 𝑉 G вместо 𝑉 M в наше выражение говорит нам, что отношение 𝐼 G до 𝐼 M равно 50 𝑉 G больше 50 𝑉 G, что равно единице. И это ответ на наш вопрос.

Однако есть более простой способ ответить на этот вопрос, который не требует от нас используйте любую алгебру. На самом деле нам даже не нужно знать, как устроен вольтметр. Нам также не нужно ничего знать о сопротивлениях гальванометра и резистор.На самом деле достаточно просто увидеть, что эти два компонента связаны между собой в единая последовательная цепь. В последовательной цепи скорость протекания заряда, другими словами, сила тока. одинаково во всех точках, а это значит, что ток в гальванометре 𝐼 G должен быть такой же, как ток в умножительном резисторе 𝐼 M. И если 𝐼 G равно 𝐼 M, то 𝐼 G над 𝐼 M равно единице. Если у нас есть множительный резистор, включенный последовательно с гальванометром, то отношение тока в гальванометре к току в умножительном резисторе это один.

Давайте закончим повторением ключевых моментов, которые мы узнали из этого видео. Во-первых, мы увидели, что вольтметр можно сделать, подключив последовательно гальванометр. с резистором, известным как множительный резистор. Умножающий резистор увеличивает диапазон напряжения гальванометра и предотвращает это от сильного влияния на измеряемое напряжение. Мы также видели, что для создания вольтметра с диапазоном напряжения 𝑉, используя гальванометр с сопротивлением 𝑅 G и током полного отклонения 𝐼 G, требуемый сопротивление 𝑅 М резистора умножителя определяется этим выражением.И мы можем изменить это выражение так, чтобы вычислить напряжение диапазон вольтметра. Это краткое изложение конструкции вольтметра.

Использование ModeMCU в качестве вольтметра

Измерение напряжения с помощью ESP8266

Нет мультиметра? Без проблем! Знаете ли вы, что вы можете использовать свой NodeMCU (или любой ESP8266), как если бы это был вольтметр ?

Иногда вольтметр почти необходим , чтобы иметь возможность решить любую проблему, возникающую при работе с микроконтроллерами, или обычно с любой электронной схемой .

В этой статье мы увидим, как мы можем использовать NodeMCU в качестве базового вольтметра , который может избавить нас от проблем, если у нас нет мультиметра.

Это очень просто . Мой совет: Сначала посмотрите видео , где я объясняю все это очень просто и по делу, чтобы вы могли быстро измерять напряжения. Позже прочитайте остальную часть статьи, прежде чем пытаться что-либо измерить , чтобы узнать подробности, которые вам следует знать.

Видеоруководство: как использовать ModeMCU в качестве вольтметра

Прошу прощения, не домонтировал видео, но так как коллеге из группы Telegram понадобился туториал, решил его опубликовать.Лучше иметь в блоге только учебник, чем ничего. Вам не кажется? 😉

Что такое аналого-цифровой преобразователь (или АЦП)?

Наверняка вы знаете, что в мире компьютеров и микроконтроллеров этими странными животными с проволочными ногами управляют нулей и единиц.

Среди чудес, которые ESP8266 имеет в таком маленьком пространстве, есть контакт (A0 или ADC0), который включает аналого-цифровой преобразователь или ADC (из TO nalog D igital C преобразователь).

АЦП представляет собой электронную схему, которая преобразует реальный аналоговый сигнал, который может иметь любое значение, с бесконечным числом десятичных разрядов, в последовательность единиц и нулей , которую может понять микроконтроллер.

Что если, внутри ESP8266 есть схема АЦП .

АЦП ESP8266

Я хочу, чтобы этот пост в блоге был в высшей степени практичным , для начинающих , поэтому я не буду вдаваться в подробности АЦП мелким шрифтом ( это много, а очень маленький ).Просто расскажу вам основы, , чтобы вы могли использовать его :

ACD ESP8266, который является микроконтроллером на таких платах, как NodeMCU, Wemos D1 Mini и им подобных, включает в себя 10-битный 1-вольтовый АЦП максимум .

Что значит АЦП 10бит?

При чем здесь « разрешение ».

Десятичные числа, которые могут быть представлены 10 битами, идут от 0 до 1023 И это означает, что, что бы мы ни делали, АЦП выдаст результат в одном из этих 1023 скачков (без возможности десятичных или промежуточных точки, чтобы мы понимали друг друга).

Другими словами, , если бы мы хотели измерить от 0 до 1023 вольт, АЦП дал бы нам разрешение 1 вольт (мы не могли измерить 534,7 вольт, только 534 или 535 вольт). Если бы мы хотели измерить диапазон 5 вольт, АЦП дал бы нам разрешение 1024/5 = 0,00488 вольт.

Что значит АЦП максимум 1 вольт?

Это означает, что максимальное напряжение, которое мы можем напрямую подать на АЦП, составляет 1 вольт (другими словами, оно имеет диапазон от 0 вольт до 1 вольта).

На практике это означает, что если мы подадим на АЦП ESP8266 ровно 1 вольт, не используя внешний делитель напряжения, это даст нам максимальное значение, равное 1023.

Что делать, если мы хотим измерить напряжение более 1 вольта?

Ничего не происходит. Нам нужно будет только использовать делитель напряжения , который образован двумя резисторами , ставя сопротивления значений, которые нам подходят лучше всего (позже мы увидим, как рассчитать эти сопротивления, и я уже приведу вам несколько примеров рассчитан так, что вам не придется делать это самостоятельно).

Наверняка вы не используете микроконтроллер ESP8266 напрямую, но скорее всего вы используете плату типа NodeMCU (в любом из его вариантов) или Wemos D1 Mini и у меня есть одна отличная новость для вас: Эти пластины уже идут в комплекте резисторы на .

Проблема, которую вы обнаружите, заключается в том, что производитель поместил резисторы на большинство этих пластин, чтобы создать делитель напряжения, о котором мы говорили ранее, , подходящий для измерения до 3.3V (или что то же самое, что даст нам значение 1023, когда мы поставим 3,3 вольта).

Логично, что во многих случаях это нам не подходит. Вы захотите измерить много раз, больше, чем 3,3 вольта . Вы захотите измерить напряжение 5 вольт, 12 вольт или больше. Решение простое, нам нужно только изменить делитель напряжения , добавив внешнее сопротивление для измерения нужного напряжения .

Ограничения АЦП ESP8266

На рынке имеются схемы АЦП с точностью изумительно, разрешением изумительно и повторяемостью изумительно . АЦП ESP8266 среди них нет, к сожалению, , но для наших целей достаточно .

АЦП ESP8266 имеет относительно низкое разрешение (только те 1024 скачка, о которых мы говорили ранее), небольшую точность (мы не знаем с большой точностью, верно ли измерение, которое указывает нам) и самое худшее, что у него много шума .

Наличие большого количества шума приводит к тому, что АЦП ESP8266 немного « близорукий »И что напряжение, которое мы в него вкладываем, не видит его полностью ясно, но видит так, как будто смотрит на него через« битое стекло » А это значит, что иногда можно ошибаться. Это не важно для большинства применений, которые мы собираемся ему дать (измерение напряжения) потому что это то, для чего мы, наш привилегированный мозг , мы очень легко проигнорируем ошибочные измерения, увидев их, почти не осознавая этого.

Есть некоторые другие ограничения, такие как линейность и другие, в которые я не буду вдаваться, но, если это тема, которая вас интересует, в Интернете вы можете найти много информации об этом.

На практике: как измерить напряжение с помощью NodeMCU?

Для измерения любого напряжения вам понадобятся две части: Аппаратное обеспечение и программное обеспечение .

В качестве аппаратного обеспечения в этом первом объяснении мы собираемся использовать только NodeMCU без какого-либо дополнительного сопротивления , потому что мы собираемся измерять максимум 3,3 вольта Вы помните, что я говорил вам о том, что NodeMCU уже имеет необходимый делитель напряжения на своей плате, чтобы иметь возможность измерять до 3.3 вольта?

В качестве программного обеспечения я научу вас делать это с помощью ESP Easy , который не требует никакого программирования и позволяет вам делать много вещей с этим напряжением, таких как графики, расчеты, правила, отправлять его в другие системы и многое другое.

Прежде всего, установите ESP Easy в свой NodeMCU (в руководстве по самодельному измерителю CO2 у вас есть подробные инструкции, как это сделать).

Теперь вам нужно указать ESP Easy, что вы хотите использовать контакт ADC (A0) для считывания напряжения.Вам просто нужно перейти на вкладку « Устройства » ( Устройства ) и добавить аналоговый вход и настроить его:

Добавьте аналоговый вход в ESPEasyConfigure Аналоговый вход ESPEasy

А теперь обратите внимание на одну вещь: Вы видите, что я написал формулу, которая говорит %значение% * 0,3125 ?

Я использовал эту формулу, чтобы получить фактическое значение напряжения , которое я применяю к нему, вместо числа от 0 до 1023, о котором мы говорили ранее (которое использует ESP8266 внутри).

Что ESPEasy сделает, так это перед тем, как отобразить внутреннее значение от 0 до 1023 (это %value% в формуле), умножит его на число 0,3125.

Представьте, что мы поместили напряжение в 1,5-вольтовую батарею , вместо того, чтобы показывать нам число, подобное 465 (которое будет 1024/3,3 * 1,5) , оно покажет нам 145,31, что является приблизительным реальным напряжением (в милливольтах, если бы мы хотели увидеть его в вольтах, мы бы использовали 0,003125 вместо 0,3125 в формуле).

Затем мы поговорим об этом приближении к реальному напряжению и используемой формуле .

Кстати я не сказал куда надо подключать стек например:

Измеряемое напряжение (аккумулятор) необходимо подключить к GND (минус) и контакту A0 (аналоговый вход NodeMCU).

Измерение более 3,3 вольт с помощью NodeMCU

Предыдущий пример поможет вам измерить максимальное напряжение до 3,3 вольта, потому что для этого рассчитан делитель напряжения, используемый NodeMCU.

Если мы хотим измерить более 3.3 вольта, нам придется модифицировать делитель напряжения (помните, что функция существующего делителя напряжения в NodeMCU заключается в адаптации напряжения, которое мы хотим измерить, к диапазону от 0 до 1 вольта, что является максимальным, что мы можем поставить ESP8266).

К счастью, модифицировать очень просто . Я оставлю вас здесь, как изменить его, добавив только сопротивление (давайте перейдем к делу, а затем я скажу вам, почему и как рассчитать эти сопротивления).

Для измерения до 5 вольт : Лучше всего поставить сопротивление 270кОм (270 кОм).С этим значением максимальное значение, которое вы можете измерить, составит 5,7 вольт, а формула для ESPEasy будет следующей: %value% * 0,0,05566 (5,5/1024 = 0,0556640625).

Для измерения до 12 вольт : Лучше всего, если вы поставите сопротивление 1 МОм (1 МОм). С этим значением максимальное значение, которое вы можете измерить, составит 13,2 вольта, а формула для ESPEasy будет следующей: %value% * 0,1289 (13,2/1024 = 0,128).

А как сделать вольтметр с Wemos D1 Mini?

Точно так же, как мы сделали для NodeMCU.Единственная разница в том, что пин-код, который вы должны использовать, находится где-то еще:

.

Что, если я смелый и хочу измерить вольты напрямую с помощью ESP8266?

Если вы хотите измерять вольты напрямую с ESP8266, например ESP-12E, вам придется поставить подходящий делитель напряжения .

Для этого вам придется рассчитать необходимые сопротивления для изготовления собственного делителя напряжения, принимая во внимание, что максимальное напряжение, которое вы должны подать на ESP8266, составляет 1 вольт , как указано в следующем пункте.

Имейте в виду, что вам нужно будет проверить, какой контакт соответствует аналоговому входу, и это будет зависеть от используемого вами модуля (например, ESP12E, как на изображении).

Что, если приведенные вами примеры того не стоят? Как рассчитать резисторы, необходимые для изготовления собственного делителя напряжения?

Для измерения более 3,3 вольт , нам придется модифицировать делитель напряжения , о котором мы говорили ранее.

Давайте сначала посмотрим на измеритель напряжения, который приносит NodeMCU, взглянув на эту часть диаграммы:

Аналоговый вход NodeMCU для ESP8266

Я объясняю эту схему, она очень проста: нижняя часть идет к минусу, верхняя часть (где написано ADC EX) идет к выводу NodeMCU с маркировкой A0 (аналоговый вход), а левая часть (где написано ADC) идет к микроконтроллеру ESP8266.

Именно эти два резистора и образуют делитель напряжения, а в центральной точке (откуда идет АЦП) стоит величина, пропорциональная тому, что мы поставили выше (АЦП ЕХ), но разделенная по формуле.

Я оставляю вам формулу, которая, если вы любите математику, даст вам более 1000 слов и пояснений:

V1023 = 1 В * (100 кОм + 220 кОм + R) / 100 кОм
Где R — сопротивление, которое вы включаете последовательно с контактом A0.

Я рекомендую вам использовать такой калькулятор делителя напряжения.

Ниже у вас есть пример того, как он используется для расчета сопротивления, если мы хотим измерить максимум 4,2 В

На случай, если у вас возникнут сомнения, оставляю вам наглядный пример, с развитием формулы, чтобы было как можно проще посчитать самому:

Точность резисторов делителя напряжения

Точность получаемых вами измерений будет во многом зависеть от точности сопротивления , которую вы используете.

В качественных коммерческих измерительных приборах используются резисторы с допуском 1% и даже 0,1% и ниже.

Обычные, недорогие и легкодоступные резисторы обычно имеют допуск 5% или 10% , что означает, что если вы выберете резистор 270 кОм с допуском 10%, вы не будете знать точное значение сопротивления. резистор (если вы его не измеряете), и он может быть между 243 кОм и 297 кОм.

Это предполагает, что полученная вами мера также будет иметь относительно большой допуск .

Если вам нужно получить очень точные измерения напряжения, вы должны принять это во внимание.

Еще одна вещь, которую вы должны иметь в виду, это то, что не существует резисторов всех значений, и вам придется использовать резисторы со стандартными значениями (имеющиеся в продаже). К счастью, вы можете легко изменить формулу ESPEasy в любое время , чтобы исправить ее.

Калибровка

Идеальным вариантом является калибровка счетчика с использованием источника напряжения с известным значением a для проверки точности измерения, но что, если у вас нет источника напряжения с известным значением?

Сюрприз: он у вас есть! NodeMCU (а также Wemos D1 Mini и другие подобные платы) имеют довольно точную оценку 3. Регулятор напряжения 3 В на плате , поэтому вы можете использовать один из контактов 3,3 В, чтобы, измеряя его, откалибровать измеритель, пока показания не будут равны 3,3 В.

Калибровка состоит из двух частей:

Настройка формулы : Для исправления возможных отклонений значений резисторов и т.п.

Настройка точки калибровки : Позволяет выполнять калибровку в двух промежуточных точках диапазона измерения для исправления ошибок линейности (Для этого вам понадобится эталонный вольтметр или мультиметр).

Но резисторов у меня нет, надо ли их покупать?

Если у вас нет резистора, не волнуйтесь, пока есть решение

Хорошо то, что сопротивление, которое вам нужно, будет находиться в очень большом диапазоне, поэтому вам будет легко найти подходящее сопротивление в любом поврежденном или старом устройстве, которое у вас есть. Вам просто нужно научиться читать его значение , что довольно просто, и корректировать формулу в соответствии с сопротивлением, которое вы смогли найти. Вы снимаете его со старого устройства и используете для измерения.

Скоро я научу вас читать его значение. А пока спросите в чате, и я вам помогу.

Измерение заряда батареи, питающей NodeMCU

Это широко используемая утилита этого типа приложений. Если у вас есть NodeMCU (или другая подобная плата), работающая от батареи, вы можете использовать тот же метод для измерения напряжения батареи и, таким образом, узнать оставшийся заряд.

Например, если вы питаете его от литий-полимерного или литий-ионного аккумулятора, который может дать до 4.2 В, вам нужно только подключить положительный аккумулятор к контакту A0 через сопротивление 100 кОм, как я указывал ранее.

При сопротивлении 100К максимальное значение, которое вы сможете измерить, составит 4,2 В, что идеально подходит для измерения батареи этого типа с использованием максимально возможного диапазона АЦП.

Здесь вы можете увидеть расчет необходимого сопротивления, сделанный с помощью онлайн-калькулятора делителя напряжения.

Помните, что сопротивление, которое мы должны поставить, составляет 100К (а не 320К), потому что в NodeMCU уже установлено сопротивление 220К на плате, и мы собираемся поставить его последовательно.

С этим делителем напряжения, когда вы подаете 4,2 В на вход, вы получите 1 В на выходе, и, поскольку NodeMCU измеряет от 0 до 1020 = от 0 до 1 В, вам нужно будет ввести формулу, чтобы получить значение в вольтах (вместо числа, которое 0 = 0 В и 1023 = 1 В), вы помните, что мы видели раньше?

Формула будет такой: %значение% * 0,0041015625 (поскольку 4,2 В / 1024 = 0,004 1015625 В).

Подумайте об этом, когда вы подаете 4,2 В на выход 1 В, это даст вам значение 1023.Если умножить 0,0041015625Вх1024 = 4,2В Как раз напряжение у вас на входе!

Вы можете проверить остальные значения, чтобы убедиться, что формула верна, используя правило трех или используя приведенную выше формулу.

Принцип работы цифрового мультиметра

– анализ измерительного прибора

Мы время от времени сталкиваемся с цифровым мультиметром или цифровым мультиметром в электронике или электротехнике. Он играет жизненно важную роль, поскольку может измерять огромное разнообразие электрических функций.Это дает лучший результат легко и экономит нам много времени.

Раньше, когда я учился, понимание цифрового мультиметра было для меня огромной болью. Источники, которые я читал, были либо непросты для понимания, либо имели запутанный формат.

Но здесь я приведу простое пошаговое объяснение с диаграммами, чтобы вы поняли его работу и различные функции.

Что такое цифровой мультиметр

Цифровой мультиметр или Цифровой мультиметр — это испытательное оборудование, используемое для измерения сопротивления, напряжения, тока и других электрических параметров в соответствии с требованиями и отображающее результаты в форме математических цифр на ЖК-дисплее. или светодиодный индикатор.Это тип мультиметра, который работает в цифровом режиме, а не дает аналоговый выход.

Цифровые мультиметры широко распространены во всем мире, поскольку они имеют более высокий уровень точности и варьируются от простых портативных цифровых мультиметров с разрешением от 3 ½ до 4 ½ разрядов до очень специальных системных цифровых мультиметров.

Особенности цифрового мультиметра

Цифровой мультиметр — это самый передовой измерительный прибор, в котором для проведения электрических измерений используются современные интегральные схемы. Некоторые из его особенностей, которые делают его известным в глазах профессиональных техников:

  1. Он легкий.
  2. Способен давать более точные показания.
  3. Он измеряет множество физических величин, таких как напряжение, ток, сопротивление, частота и т. д.
  4. Он дешевле.
  5. Измеряет различные электрические параметры на высоких частотах с помощью специальных датчиков.

Блок-схема цифрового мультиметра

Ключевым процессом, который происходит в цифровом мультиметре для любого измерения, является измерение напряжения. Если вы измеряете напряжение, вы можете легко измерить другие электрические параметры с помощью математических формул.

Чтобы понять, как работает цифровой мультиметр, прежде всего, мы должны понять этот процесс.

Как мы знаем, цифровые мультиметры выдавали выходные данные в числовой форме благодаря регистрам АЦП, присутствующим внутри этих мультиметров. Один из наиболее широко используемых в цифровых мультиметрах цифровых мультиметров известен как регистр последовательного приближения или SAR. Для большей точности эти АЦП последовательного приближения могут иметь уровень разрешения 12 бит.

Как правило, цифровой мультиметр имеет уровень разрешения 16 бит со скоростью 100 тыс. отсчетов в секунду.Эти уровни скорости более чем достаточны для большинства приложений цифрового мультиметра, поэтому мы используем эти регистры в зависимости от требований.

Как показано на диаграмме, первая стадия процесса представляет собой выборку и удержание, используемую для выборки напряжения на входе цифрового мультиметра, а затем для его удержания. Выход первого каскада становится одним из входов операционного усилителя, а другой вход операционного усилителя — цифровым выходом обратной связи через ЦАП.

Полученный результат становится входом РСА, который генерирует результаты в цифровой форме с хорошим уровнем разрешения. При постоянном входном напряжении резистор начинает работать с половины своего полного значения. По сути, он устанавливает старший бит, MSB, в «1», а все остальные в «0».

Чтобы увидеть, как это работает, возьмем простой пример 4-битного SAR. Его выход будет начинаться с 1000. Если напряжение меньше половины максимальной емкости, выходной сигнал компаратора будет низким, и это заставит регистр установить уровень 0100.Если напряжение выше этого значения, регистр переместится на 0110 и так далее.

Работа цифрового мультиметра

На приведенной ниже блок-схеме показан рабочий процесс цифрового мультиметра.

Как показано выше, сбор выборки выполняется с помощью схемы выборки и удержания. Внутри схемы выборки и хранения находится конденсатор, который заряжается, чтобы соответствовать входному аналоговому напряжению, известному как процесс сбора данных.

Когда конденсатор высвобождается из цепи сбора данных, считается, что замерено напряжение.После этого обычно появляются шумы, которые отрицательно сказываются на точности цифрового мультиметра. Чтобы преодолеть это, мы буферизовали и усредняли образцы для достижения высокой точности и разрешения.

Зная это, вы можете легко использовать цифровой мультиметр для измерения электрических параметров, таких как переменное и постоянное напряжение, ток, сопротивление, емкость и т. д.

Принцип работы цифрового мультиметра

Как показано на блок-схеме, в типичном цифровом мультиметре входной сигнал и.переменное или постоянное напряжение, ток, сопротивление, температура или любой другой параметр преобразуется в постоянное напряжение в пределах диапазона АЦП. Аналого-цифровой преобразователь затем преобразует предварительно масштабированное напряжение постоянного тока в его эквивалентные цифровые числа, которые будут отображаться на дисплее.

Иногда блок цифрового контроллера реализуется с микроконтроллером или микропроцессором для управления потоком информации внутри прибора. Этот блок будет координировать все внутренние функции, а также передавать информацию на внешние устройства, такие как принтеры или персональный компьютер.

В случае некоторых портативных мультиметров некоторые или все эти блоки могут быть реализованы в схеме СБИС, в то время как аналого-цифровой преобразователь и драйвер дисплея могут быть в одной ИС.

Цифровой мультиметр в качестве вольтметра, амперметра и цифрового омметра

В цифровой мультиметр мы можем включать различные типы измерителей, такие как омметр, амперметр, вольтметр для измерения электрических параметров. Его блок-схема показана ниже на рисунке. Давайте посмотрим на его работу и спецификацию один за другим.

(i) Цифровой вольтметр (DVM):

Цифровой вольтметр является основным прибором, используемым для измерения напряжения с помощью аналого-цифрового преобразователя. Основным принципом работы цифровых мультиметров является аналого-цифровой преобразователь, поскольку без него мы не можем преобразовать аналоговый выходной сигнал в цифровую форму.

На рынке доступно несколько АЦП, но мы в основном используем АЦП флэш-памяти из-за его простоты и высокой скорости. Давайте посмотрим на его основные операции.

(a) Преобразователь Flash AD: Включает в себя компараторы, энкодеры и цифровые дисплеи. Компараторы управляются сетью резисторных делителей, энкодер преобразует свои входы в соответствующие выходы, которые управляют цифровым дисплеем.

Как показано выше, три резистора номиналом R управляют компараторами C 1 , C 2 , C 3 . Пусть входное напряжение V i = 1В, +V= 4В, а напряжения компараторов, т.е. С 1 , С 2 , С 3 равны 1В, 2В и 3В соответственно.Если выход C 1 = +1 и C 2 = C 3 = 0, то мы подали 001 в качестве входа кодировщику, который далее преобразует его в 0001.

Этот двоичный выход управляет семью сегментный дисплей для чтения 1V на нем. С помощью этого метода мы считываем напряжения величиной 1 В, 2 В, 3 В, а также добавляем дополнительные компараторы для более точных показаний в соответствии с нашими требованиями.

(ii) Цифровой амперметр (DAM):

Цифровой амперметр использует шунтирующий резистор для получения калиброванного напряжения, пропорционального протекающему току.Как показано на диаграмме, чтобы считать ток, мы должны сначала преобразовать измеряемый ток в напряжение, используя известное сопротивление R K . Полученное таким образом напряжение калибруется для считывания входного тока.

(iii) Цифровой омметр (DOM):

Цифровой омметр используется для измерения электрического сопротивления, препятствующего прохождению тока.

Как показано на схеме, сеть сопротивлений, состоящая из известного сопротивления R K и неизвестного сопротивления R u , используется для создания напряжения на неизвестном сопротивлении.Напряжение дается:

V = V B R U / R K + R U

9019

где V B = напряжение встроенного аккумулятора

После калибровки напряжения счетчик можно откалибровать в омах.

Что означают символы на цифровом мультиметре?

Некоторые общие обозначения цифровых мультиметров и их описание приведены в таблице ниже. Эти символы часто встречаются на мультиметрах, а их схемы предназначены для обозначения компонентов и справочных значений электрических параметров.

[su_table Response=»yes»]

[/su_table]

Детали и функции цифрового мультиметра

Цифровой мультиметр разделен на три части:

(i) Дисплей: ЖК-экран в верхней части мультиметра в основном отображает четыре или более цифр, а также при необходимости показывает отрицательное значение. Некоторые из современных мультиметров имеют подсветку дисплея для лучшего просмотра в условиях низкой освещенности.

(ii) Диск выбора: Позволяет пользователю настроить мультиметр для считывания различных электрических параметров, таких как ток в миллиамперах (мА), напряжение, сопротивление, емкость и т. д.Вы можете легко повернуть циферблат в любом месте для измерения конкретных параметров.

(iii) Порты: Два порта доступны на передней панели каждого мультиметра, за исключением некоторых четырех портов, доступных для измерения тока в мА или А. Мы подключили к этим портам два щупа разного цвета, т.е. красного цвета, а другой — черного цвета. Различные порты в мультиметре:

(a) COM : он означает общий и почти подключен к земле или считается отрицательным соединением цепи.Обычно мы вставляем датчик черного цвета в COM-порт.

(b) мАОм: Этот порт позволяет измерять ток (до 200 мА), напряжение и сопротивление; и рассматривается как положительное соединение цепи. Обычно мы вставляем датчик красного цвета в порт mAVΩ.

Выводы цифрового мультиметра:

В коробке цифрового мультиметра нам достались выводы разных цветов. Здесь мы подробно объясним эти лиды. Провода цифрового мультиметра подразделяются на четыре части:

(i) Красный провод

  1. Подключается к порту напряжения, сопротивления или амперметра.
  2. Рассматривается как положительное соединение цепи

(ii) Черный провод

  1. Подключается к общему или заземляющему порту
  2. Рассматривается как отрицательное соединение цепи :

    Это ручки, используемые для удерживания наконечника на тестируемом соединении. Доступны различные типы пробников, а именно:

    • Зажимы типа «банан» и «крокодил». Это отличные кабели для подключения к большим проводам или контактам на макетной плате.Подходит для проведения долгосрочных тестов, когда вам не нужно удерживать щупы на месте, пока вы манипулируете схемой.
    • Крючок типа «банан» для ИС: Крючки ИС хорошо подходят для небольших ИС и ножек ИС.
    • От банана до пинцета: Пинцет удобен, если вам нужно протестировать компоненты SMD.
    • Банан для проверки щупов: если вы когда-нибудь сломаете щуп, его можно будет дешево заменить.

    (iv) Наконечник:

    Присутствуют на концах зондов и в основном обеспечивают точку соединения.

    Время измерения:

    Профессиональные техники всегда предпочитают те приборы, у которых время измерения играет решающую роль, что приводит к хорошим результатам с большей точностью. Измерение времени в основном зависит от следующих факторов:


    (i) Время установления:
    Когда измеряемое значение подается на вход схемы, для его установления требуется определенное время, известное как время установления. Это позволит преодолеть любые уровни входной емкости при проведении испытаний с высоким импедансом.


    (ii) Время калибровки АЦП:
    В некоторых цифровых мультиметрах необходимо учитывать периодическую калибровку, особенно если измерения проводятся под автоматическим или компьютерным управлением.

    (iii) Время переключения: Время переключения — это время, необходимое прибору для стабилизации после переключения входа. Сюда входит время установления после изменения типа измерения, т. е. от напряжения до сопротивления и т. д.

     
    (iv) Время автоматического обнуления:
    Для обеспечения точности необходимо обнулить счетчик при выборе автоматического диапазона или при изменении диапазона.


    (v) Время измерения сигнала:
    Это основное время, необходимое для проведения самого измерения. Для измерений переменного тока необходимо учитывать рабочую частоту, поскольку минимальное время измерения сигнала основано на минимальной частоте, необходимой для измерения.

     



    Цифровой мультиметр Точность:

    Цифровой мультиметр — идеальный выбор для каждого профессионального техника из-за его большей точности.Это величина, на которую отображаемое показание может отличаться от фактического ввода. Цифровой мультиметр обычно определяет точность как процент от показаний плюс процент от значения полной шкалы. Точность зависит от технических характеристик прибора и варьируется от производителя к производителю. Существует несколько способов выражения точности мультиметра :

    1. Погрешность цифрового мультиметра = ±(частей на миллион показания + части на миллион диапазона)
    2. Точность цифрового мультиметра = (% показания) + (% диапазона)
    3. Точность цифрового мультиметра = (% показаний) + смещение

    Примечание. Здесь ppm относится к частям на миллион.


    Факторы, влияющие на точность мультиметра:


    (i) Температура:
    В значительной степени температура может влиять на точность цифровых мультиметров. Сегодня многие мультиметры имеют встроенную функцию измерения температуры, которая устраняет необходимость во внешнем устройстве. Вы можете выразить их как ±(ppm показания + ppm диапазона)/°C.


    (ii) Разрешение:
    Разрешение прямо пропорционально точности. Если вам нужна точность, вы также должны позаботиться о разрешении. Разрешение цифрового мультиметра выражается количеством отображаемых разрядов. Обычно это число, состоящее из целого числа с половиной, т.е. 3 ½ цифр и т. д. По соглашению, половина цифры может отображать либо ноль, либо 1.


    . Всегда рекомендуется обращаться к инструкциям производителя, чтобы понять, как работает конкретный цифровой мультиметр.

    Цифровой мультиметр Меры предосторожности :

    Перед использованием мультиметров необходимо соблюдать некоторые меры предосторожности. Здесь мы собираемся объяснить вам некоторые сведения о безопасности при работе с цифровым мультиметром.

    1. Если измерительные провода цифрового мультиметра повреждены, никогда не используйте мультиметр.
    2. Всегда следит за тем, чтобы измерительные провода и шкала находились в правильном положении для желаемого измерения.
    3. Когда измерительный провод подключен к входному разъему 10 А или 300 мА, никогда не прикасайтесь щупами к источнику напряжения.

Author:

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.