Принцип действия заключается в преобразовании измеряемого напряжения в пропорциональную ему частоту следования импульсов, измеряемую цифровым частотомером. Одна из простейших схем такого вольтметра (рис. 1, а) работает следующим образом. Измеряемое напряжение U х поступает на вход интегратора, и конденсатор С заряжается по закону Рис. 1. Цифровой вольтметр с частотным преобразованием. Через интервал времени Т1 (рис. 1, б) напряжение на конденсаторе достигнет значения образцового напряжения, получаемого от источника ИОН: (1) В этот момент сравнивающее устройство СУ включает формирующее устройство ФУ, вырабатывающее отрицательный импульс обратной связи с постоянной площадью, равной произведению U о. с. T2. Этот импульс поступает через резистор R2 на вход интегратора и разряжает конденсатор С до нуля. Время разряда равно Т2. Далее процесс повторяется с периодом Тх = T1 + T2, или частотой fx=1 / Тх. Процесс разряда конденсатора можно записать так: (2) Приравняв результат интегрирования (2) напряжению из формулы (2), получаем измеряемое напряжение где коэффициент k = R1T2Uо. с./R2 — постоянная величина для данного вольтметра; частота fx измеряется электронным счетчиком ЭСч1. Погрешность преобразования напряжения в частоту определяется точностью номиналов и стабильностью сопротивлений резисторов R1 и R2, нестабильностью образцового напряжения и порога срабатывания сравнивающего устройства, а также возможным дрейфом нуля интегратора и нестабильностью площади импульсов обратной связи. Общая погрешность составляет в современных вольтметрах 0,1 %. Для увеличения помехоустойчивости импульсы частоты fx пропускаются через электронный ключ ЭК в течение известного интервала времени ΔТобр задаваемого генератором образцового интервала времени ГОИВ. С помощью второго электронного счетчика ЭСч2 число прошедших импульсов N = fxΔТобр фиксируется и отображается на цифровом индикаторе в единицах напряжения Ux. Интервал ΔТобр выбирается равным периоду помехи Тп , которая, усредняясь, ослабляется. Главным источником помехи является питающая сеть, поэтому ΔТобр = 20 мс. В ЦВ с кодоимпульсным преобразованием происходит последовательное сравнение значений измеряемой величины с рядом дискретных значений известной величины, изменяющейся по определенному закону. Цифровой вольтметр с кодоимпульсным преобразованием называют еще вольтметром поразрядного кодирования. В кодоимпульсных цифровых вольтметрах (в вольтметрах с поразрядным уравновешиванием) реализуется принцип компенсационного метода измерения напряжения. Упрощенная структурная схема такого вольтметра представлена на рис. 8.12. Измеряемое напряжение U‘x, полученное с входного устройства, сравнивается ,с компенсирующим напряжением Uк вырабатываемым прецизионным делителем и источником опорного напряжения. Компенсирующее напряжение имеет несколько уровней, квантованных в соответствии с двоично-десятичной системой счисления. Например, двухразрядный цифровой вольтметр, предназначенный для измерения напряжений до 100 В, может включать следующие уровни напряжений: 80,40,20, 10, 8,4,2,1 В. Сравнение, измеряемого U‘x и компенсирующего Uк напряжений производится последовательно по командам управляющего устройства. Процесс сравнения напряжений показан на рис. 8.13. Управляющие импульсыUy через определенные интервалы времени переключают сопротивления прецизи онного делителя таким образом, что на выходе делителя последовательно возникают значения напряжения: 80, 40, 20, 10, 8, 4, 2, 1 В; одновременно к соответствующему выходу прецизионного делителя подключается устройство сравнения. Если Uк > U'x, то с устройства сравнения поступает сигнал Uср на отключение в делителе соответствующего звена, так, чтобы снять сигнал Uк . Если Uк < U'х ,'то сигнал с устройства сравнения не поступает. После окончания процесса сравнения полученный сигнал Uкод положения ключей прецизион-ного делителя и является тем кодом, который считывается цифровым отсчет-ным устройством. 8.12. Упрощенная структурная схема кодоимпульсного вольтметра На рис. 8.13 для наглядности показан процесс кодирования аналогового напряжения с амплитудой 63 В, из которого видно, что код, соответствующий этому сигналу, будет 01100011. Процесс измерения напряжения в кодоимпульсном приборе напоминает взвешивание на весах, поэтому приборы иногда зазывают поразрядно-уравновешивающими. Точность кодоимпульсного прибора зависит от стабильности опорного напряжения, точности изготовления делителя, порога срабатывания сравнивающего устройства. Для создания нормальной помехозащищенности (60…70 дБ) на входе приборов ставится помехоподавляющий фильтр. В целом такой цифровой прибор обладает хорошими техническими характеристиками и используется как лабораторный. Первые цифровые приборы создавались по методу взвешивания, но сейчас более широкое распространение получили приборы вре-мяимпульсного типа. ЦИФРОВЫЕ ВОЛЬТМЕТРЫ ПОРАЗРЯДНОГО УРАВНОВЕШИВАНИЯ (метод взвешивания). Сущность метода взвешивания заключается в последовательном сравнении измеряемого значения напряжения с рядом образцовых напряжений, размеры которых различаются по определенному закону, например по закону последовательного расположения разрядов в двоичной системе счисления. Любое число N можно представить в виде где m — основание системы счисления; ai — разрядный коэффициент; i — номер разряда;n — количество разрядов числа N. Для формальной записи числа используют только разрядные коэффициенты, т.е. N → an-1 an-2 ...an-k...a1a0 Число N определено, если определены все разрядные коэффициенты ai. Эта задача при измерении напряжений и решается методом взвешивания. Известно несколько вариантов осуществления метода взвешивания. Схема цифрового вольтметра с поразрядным кодированием Измеряемое напряжение подается через входное устройство на один вход схемы сравнения (нуль-органа), ко второму входу которого подводятся напряжения из блока образцовых напряжений. Схема управления, задающая принудительный ритм работы, посылает в блок образцовых напряжений тактовые импульсы, с помощью которых последовательно подключаются образцовые напряжения, соответствующие разрядам кода. Подключение начинается со старшего разряда. В схеме сравнения измеряемое напряжение сравнивается с образцовым напряжением (суммой образцовых напряжений Uобр). Это сравнение заключается в вычитании Uобр из Uизм. Если Uобр < Uизм («мало»), т.е. разность Uизм — Uобр > 0, то выходное напряжение схемы сравнения не оказывает воздействия на схему управления. Последняя работает обычным образом и в следующий очередной такт выдает тактовый импульс, подключающий к предыдущему образцовому напряжению (предыдущей сумме образцовых напряжений) напряжение следующего низшего разряда. Если и после этого Uизм— Uобр > 0 , то схема управления, не реагируя на выходное напряжение схемы сравнения, а следующий такт прибавляет к сумме образцовых напряжений еще одно напряжение — следующего низшего разряда и т. д. В случае же, когда после тактового импульса Uобрстановится больше Uизм («много»), т.е. разность Uизм — Uобр < 0, выходное напряжение схемы сравнения действует на схему управления. Последняя посылает в блок образцовых напряжений импульс, снимающий образцовое напряжение подключенного в данном такте разряда. Таким образом, этот разряд пропускается. Далее в очередной такт подключается напряжение следующего за пропущенным более низкого разряда и т. д. Процесс заканчивается после сравнения измеряемого напряжения с полным набором образцовых напряжений. Образцовые напряжения, оставшиеся включенными к моменту равновесия, дают значение измеряемого напряжения в определенном коде. С помощью схемы вывода информации, в состав которой обычно входит дешифратор, преобразующий данный код в десятичный, число, соответствующее использованному набору образцовых напряжений, передается в устройство цифрового отсчета. Применяемые аналого-цифровые преобразователи дают высокую точность (при стабильных источниках питания) и позволяют получить высокое быстродействие (при использовании быстродействующих коммутаторов и других элементов в схеме управления). Имеются схемы вольтметров поразрядного уравновешивания, выполненные полностью на элементах микроэлектронной техники. б) Цифровые вольтметры, реализующие кодо-импульсный метод преобразования. В этих вольтметрах измеряемое напряжение преобразуется в цифровой код путем последовательного сравнения его с рядом дискретных значений известной величины, изменяющихся по определенному закону. Таким образом, эти ЦВ относятся к вольтметрам уравновешивающего преобразования. По принципу своей работы они являются неинтегрирующими. Однако дополнение схемы такого ЦВ функциональными узлами, обеспечивающими усреднение результатов измерений, преобразует их в ИЦВ с усреднением, по аналогии со схемой ИЦВ реализующего время-импульсный метод преобразования. Уравновешивание в кодо-импульсных ЦВ может быть как развертывающим, так и следящим. При развертывающем уравновешивании сравнивается с компенсирующим известным напряжением , которое изменяется по определенной, заранее установленной программе, не зависящей от самого хода процесса уравновешивания. При достижении равенства процесс уравновешивания прекращается и фиксируется результат измерения, равный значению компенсирующего напряжения . Однако отсчет показаний производится только по окончании всего изменения . При этом может возникнуть динамическая погрешность , обусловленная изменением измеряемого напряжения за интервал времени между моментами уравновешивания и отсчета. При следящем уравновешивании осуществляется дискретное слежение за любыми изменениями , а цифровая следящая система обеспечивает уравновешивание и . Отсчет производится в момент равенства , или по внешним командам. Следящее уравновешивание сложнее в технической реализации, но при прочих равных условиях обеспечивает меньшую динамическую погрешность, которая не превышает шага квантования. В свою очередь развертывающее уравновешивание может быть реализовано в виде двух алгоритмов в зависимости от характера изменения : равномерно-ступенчатое увеличение или уменьшение до и поразрядное уравновешивание и . Рассмотрим работу ЦВ по второму алгоритму, т.е. поразрядного уравновешивания, так как ЦВ по первому алгоритму редко применяются на практике из-за малого быстродействия и невысоких метрологических характеристик. Зарисуем упрощенную структурную схему кодо-импульсного ЦВ с поразрядным уравновешиванием и эпюры, поясняющие процесс сравнения и и формирование кодового сигнала (рисунок 3) Рисунок 3 - Структурная схема (а) и временная диаграмма (б), поясняющая работу кодо-импульсного ЦВ поразрядного уравновешивания Принципиальной особенностью такого ЦВ является наличие цифро-аналогового преобразователя (ЦАП). С его помощью реализуется цифровая отрицательная обратная связь путем преобразования цифрового двоичного кода в аналоговое . Таким образом изменяется по двоичной системе счисления. Сравнение и осуществляется в компараторе. Это сравнение всегда начинается со старшего разряда, подключаемого первым тактовым импульсом УУ. Если при этом < (рисунок 2 б), то компаратор не оказывает воздействия на УУ и оно следующим тактовым импульса подключает в ЦАП напряжение очередного разряда . Одновременно с этим УУ формирует двоичный код для ОУ и в данном случае в нем запоминается единица. Если теперь > , срабатывает компаратор и воздействует на УУ, которое в свою очередь снимает в ЦАП напряжение этого разряда. Разряд пропускается, а в УУ запоминается 0. Далее очередным тактовым импульсом подключается напряжение следующего за пропущенным разряда и т.д. Процесс сравнения заканчивается после полного перебора всех разрядов . Полученный код подается на ОУ, где он преобразуется и результат измерения воспроизводится в цифровой форме в виде десятичного числа. Эта схема может реализовывать и следящее уравновешивание и . Разница заключается в алгоритме работы УУ, управляющего ЦАП. В этом случае система отрабатывает не , а разность . Это позволяет в ряде случаев повысить точность и быстродействие ЦВ. Однако с другой стороны появляется возможность возникновения автоколебаний в системе. Точность таких ЦВ определяется в основном точностью ЦАП и порога срабатывания компаратора. В целом такой ЦВ обладает достаточно хорошими характеристиками. В качестве примера кодо-импульсного ЦВ можно привести вольтметр В2-19. = (100 мкВ - 1000 В), , не менее . studfiles.net просмотров - 362 Приборы электромагнитной системы основаны на взаимодействии магнитного поля катушки с подвижным ферромагнитным сердечником. Конструкция электромагнитного вольтметра показана на рис. 1.2. Рис. 1.2 Конструкция электромагнитного вольтметра: 1 –ось; 2 – поводок; 3 – стрелка-указатель; 4 – цилиндр воздушного успокоителя; 5 – поршень воздушного успокоителя; 6, 12 – подпятники; 7 – ферромагнитный сердечник; 8 –катушка с током; 9 – противовесы; 10 – спиральная пружина; 11 – винт корректора Важно заметить, что для создания вращающего момента используется силовое действие магнитного поля неподвижной катушки 8 на подвижный ферромагнитный сердечник 7, выполненный в форме плоского лепестка. Под влиянием магнитного поля, созданного измеряемым током, магнитный сердечник 7 втягивается в цель катушки, поворачивая ось 1 с указательной стрелкой 3. Электромагнитная энергия системы определяется выражением: (1.7) где – сопротивление обмотки катушки. Вращающий момент, действующий на подвижную часть прибора для неизменного тока, определяется выражением: (1.8) где L – индуктивность катушки, зависящая от положения сердечника, U – измеряемое напряжение. С осью сердечника скреплены стрелка и спиральная пружина, создающая противодействующий момент: , (1.9) где k – коэффициент жесткости пружины. Из условия равенства вращающего и противодействующего моментов следует: (1.10) Из уравнения (1.10) следует, что отклонение указателя пропорционально квадрату измеряемого напряжения, ᴛ.ᴇ. шкала не является линейной. Чувствительность прибора возрастает от начала к концу шкалы. Для получения более равномерной шкалы и примерно постоянной чувствительности форму ферромагнитного сердечника выбирают так, чтобы приращение индуктивности катушки на единицу угла α увеличить при малых значениях тока и уменьшить для токов, близких к номинальному значению. Приборы этой системы пригодны для измерения как постоянного, так и переменного тока, однако, применяются в основном в цепях переменного тока с частотой до 10 кГц. [3] Приборы электромагнитной системы основаны на взаимодействии магнитного поля катушки с подвижным ферромагнитным сердечником. Конструкция электромагнитного вольтметра показана на рис. 1.2.
Рис. 1.2 Конструкция электромагнитного вольтметра:
1 –ось; 2 – поводок; 3 –... [читать подробенее] oplib.ru Обобщенная структурная схема вольтметра постоянного тока приведена на рис. 6.26, а. Она включает входное устройство, усилитель постоянного тока А1 и электромеханический измерительный прибор PV1. Входное устройство предназначено для создания высокого входного сопротивления, чтобы уменьшить влияние вольтметра на измеряемую цепь. Оно состоит из делителей напряжения – аттенюаторов, с их помощью изменяют пределы измеряемых величин. В некоторых вольтметрах входное устройство содержит эмиттерный повторитель (или истоковый – при использовании полевых транзисторов). К УПТ предъявляются высокие требования: малый дрейф нуля, высокая стабильность усиления, малый уровень шумов. В вольтметрах постоянного тока высокой чувствительности входной сигнал преобразуется в переменный, усиливается и затем вновь преобразуется в напряжение постоянного тока. Рис. 6.26. Структурная схема вольтметра переменного тока Обобщенная структурная схема вольтметра переменного тока показана на рис. 6.26, б. Принцип действия такого вольтметра состоит в преобразовании переменного напряжения в постоянное, которое измеряется стрелочным электромеханическим прибором. В качестве преобразователя переменного напряжения в постоянное используются пиковые (амплитудные) детекторы, детекторы среднеквадратического и средневыпрямленного значения напряжения. Применение того или иного преобразователя переменного тока в постоянный определяет способность вольтметра измерять то или иное значение напряжения. На обобщенной схеме показаны усилитель переменного напряжения А1 и УПТ А2, включенные после преобразователя VI. Однако в практических приборах применение обоих усилителей встречается очень редко. Используется либо додетекторное усиление, либо последетекторное. В высокочувствительные измерители напряжения вводят усилители переменного напряжения, часто широкополосные с полосой пропускания от единиц герц до десятков мегагерц. Для обеспечения широкой области рабочих частот вплотьдо 1 ГГц усилители переменного напряжения не применяют, а применяют усилители постоянного тока. Цифровые вольтметры В цифровых вольтметрах переменного напряжения используется аналоговое преобразование измеряемого переменного напряжения в постоянное. В импульсных цифровых вольтметрах находят применение специальные АЦП – амплитудно-временные преобразователи. В вольтметрах с уравновешивающим преобразованием используются соответствующие АЦП. Цифровые вольтметры прямого преобразования более просты по устройству, но имеют меньшую точность. Их различают по используемому способу аналого-цифрового преобразования: с временным, временным с интегрированием и частотным преобразованием. Интегрирующие цифровые вольтметры, измеряющие среднее значение напряжения за время измерения, обладают повышенной помехозащищенностью. Структурная схема вольтметра (рис. 6.27) включает в себя входное устройство, устройство для определения полярности измеряемого напряжения, устройство для автоматического выбора измерения, АЦП, счетчик импульсов, преобразователь кодов (дешифратор) и цифровое отсчетное устройство. Входное устройство содержит делители напряжения и предназначено для расширения пределов измерения. Оно обеспечивает достаточно высокое входное сопротивление вольтметра. Устройство определения полярности измеряемого напряжения основано на определении последовательности срабатывания двух устройств сравнения. На первое подается пилообразное напряжение, принимающее значения от –U до +U, и измеряемое напряжение. Устройство срабатывает (выдает импульс) в момент равенства напряжений. Другое устройство сравнения срабатывает в момент равенства пилообразного напряжения нулю. Сигнал полярности подается в цифровое отсчетное устройство. Устройство автоматического выбора пределов измерения сравнивает измеряемое напряжение с набором напряжений и управляет делителем. Цифровые вольтметры с уравновешивающим преобразованием строятся в основном по двум типам структурных схем: с использованием программирующего устройства и цифрового счетчика. В них измеряемое напряжение уравновешивается дискретно-изменяющимся компенсирующим образцовым напряжением. На рис. 6.28, а, б показаны эти структурные схемы. Рассмотрим работу вольтметра, построенного по схеме с цифровым счетчиком (рис. 6.28, б). Тактовые импульсы поступают на цифровой счетчик через управляющее устройство, определяющее порядок заполнения ячеек. Счетчик изменяет состояние элементов преобразователя кода и компенсирующее напряжение. Измеряемое напряжение, поступающее на устройство сравнения, сравнивается с компенсирующим напряжением. В зависимости от знака этой разности на выходе устройства сравнения управляющее-устройство либо продолжает пропускать тактовые импульсы на счетчик, либо нет. Новый цикл измерений начинается с момента сбрасывания на нуль показаний счетчика. В этот же момент в исходное состояние приводится компенсирующее напряжение и на счетчик начинают поступать счетные импульсы. Рис. 6.28. Цифровые вольтметры Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: zdamsam.ru Устройство измерительного механизма электромагнитного типа показано на рисунке: В электромагнитных измерительных механизмах для создания вращающего момента используется действие магнитного поля катушки с током на подвижный ферромагнитный (чаще пермоллоевый) лепесток. Достоинства электромагнитных механизмов: пригодность для работы в цепях постоянного и переменного тока; большая перегрузочная способность; возможность непосредственного измерения больших токов и напряжений; простота конструкции. Недостатки электромагнитных механизмов: неравномерная шкала; невысокая чувствительность; большое самопотребление мощности; подверженность влиянию изменения частоты; подверженность влиянию внешних магнитных полей и температуры. Выражение для вращающего момента: Из условия равенства вращающего и противодействующего моментов получаем: В электромагнитных амперметрах катушка измерительного механизма (ИМ) включается непосредственно в цепь измеряемого тока. Измерительные трансформаторы тока применяют для расширения пределов измерения переменного тока. Электромагнитный вольтметр состоит из электромагнитного измерительного механизма и включенного последовательно добавочного резистора из манганина, предназначенного для обеспечения необходимого диапазона измерений. изменение диапазона осуществляется путем подключения различных добавочных резисторов, а также с помощью измерительных трансформаторов напряжения. Основное назначение электромагнитных вольтметров и амперметров – измерение в цепях переменного тока промышленной частоты. malishev.info Реферат на тему: Два цифровых вольтметра. Верхний — коммерческая модель. Нижний сконструировали студенты Берлинского технического университета Вольтметр (вольт + гр. μετρεω измеряю) — измерительный прибор непосредственного отсчёта для определения напряжения или ЭДС в электрических цепях. Подключается параллельно нагрузке или источнику электрической энергии. Принцип действия диодно-компенсационных вольтметров состоит в сравнении с помощью вакуумного диода пикового значения измеряемого напряжения с эталонным напряжением постоянного тока с внутреннего регулируемого источника вольтметра. Преимущество такого метода состоит в очень широком рабочем диапазоне частот (от единиц герц до сотен мегагерц), с весьма хорошей точностью измерения, недостатком является высокая критичность к отклонению формы сигнала от синусоиды. В настоящее время разработаны новые типы вольтметров, такие как В7-83 (пробник 20 мм) и ВК3-78 (пробник 12 мм), с характеристиками аналогичными диодно-компенсационным. Последние в скором времени могут быть допущены к примерению в качестве рабочих эталонов. Из иностранных аналогов можно выделить вольтметры серии URV фирмы Rohde&Schwarz с пробниками диаметром 9 мм. Селективный вольтметр способен выделять отдельные гармонические составляющие сигнала сложной формы и определять среднеквадратичное значение их напряжения. По устройству и принципу действия этот вольтметр аналогичен супергетеродинному радиоприёмнику без системы АРУ, в качестве низкочастотных цепей которого используется электронный вольтметр постоянного тока. В комплекте с измерительными антеннами селективный вольтметр можно применять как измерительный приёмник. Первым в мире вольтметром был «указатель электрической силы» русского физика Г. В. Рихмана (1745). Принцип действия «указателя» используется в современном электростатическом вольтметре. wreferat.baza-referat.ru Вольтметр (вольт + греч. μετρεω «измеряю») — измерительный прибор непосредственного отсчёта для определения напряжения или ЭДС в электрических цепях. Подключается параллельно нагрузке или источнику электрической энергии. Идеальный вольтметр должен обладать бесконечно большим внутренним сопротивлением. Поэтому чем выше внутреннее сопротивление в реальном вольтметре, тем меньше влияния оказывает прибор на измеряемый объект и, следовательно, тем выше точность и разнообразнее области применения. ru-wiki.ru5. Преобразователь средневыпрямленного значения: схема, принцип действия. Принцип действия вольтметр
5. Преобразователь средневыпрямленного значения: схема, принцип действия.
7. Цифровой вольтметр с кодо-импульсным преобразованием: структурная схема, принцип действия.
Принцип действия вольтметра
Электротехника
Принцип действия вольтметра Читайте также
Структурные схемы и принцип действия электронных вольтметров
16. Электромагнитный измерительный механизм. Принцип действия. Свойства. Область применения. Амперметры. Вольтметры.
Электромагнитные измерительные приборы
Амперметры.
Вольтметры.
Реферат Вольтметр
Опубликовать скачать План:
Введение
.1 Литература
Введение
1. Классификация и принцип действия
1.1. Классификация
1.2. Аналоговые электромеханические вольтметры
1.3. Диодно-компенсационные вольтметры переменного тока
1.4. Селективные вольтметры
2. Наименования и обозначения
2.1. Видовые наименования
2.2. Обозначения
3. Основные нормируемые характеристики
4. История
5.1.2. Прочие ссылки
5.2. Литература и документация
Литература
6.1.2. Нормативно-техническая документация
скачатьДанный реферат составлен на основе статьи из русской Википедии. Синхронизация выполнена 10.07.11 16:13:47Категории: Измерительные приборы, Электроизмерительные приборы, Радиоизмерительные приборы.Текст доступен по лицензии Creative Commons Attribution-ShareAlike.Вольтметр Википедия
Два цифровых вольтметра. Верхний — коммерческая модель. Нижний сконструировали студенты Берлинского технического университета Классификация и принцип действия[ | код]
Классификация[ | код]
Аналоговые электромеханические вольтметры[ | код]
Аналоговые электронные вольтметры общего назначения[ |
интернет-магазин светодиодного освещения
Пн - Вс с 10:30 до 20:00
Санкт-Петербург, просп. Энгельса, 138, корп. 1, тк ''Стройдвор''
Поделиться с друзьями: