18.07.2024

Замер напряжения: Измерение напряжения: 3 используемых прибора, примеры

Содержание

Измерение напряжения: 3 используемых прибора, примеры

Тусклый свет от приборов освещения или отказ стиральной машины выполнять свои функциональные обязанности свидетельствует о возможном падении питающего напряжения ниже нормы. В таких случаях необходимо произвести измерение напряжения, что позволит определить его соответствие заданному номиналу электрической сети.

Такая же процедура производится при ремонте электронных приборов, где измеряется падение напряжения на радиодеталях и отдельных участках цепи. Данная процедура выполняется довольно легко, но без понимания физики процесса и особенностей проведения замеров, человек рискует не только повредить дорогостоящее оборудование, но и получить электротравму, поэтому далее мы рассмотрим основные принципы измерения.

Используемые приборы

В каждом доме прибор учета электроэнергии находится в состоянии постоянного измерения переменного напряжения, но крайне редко эти данные где-либо отображаются. Некоторые из них подключаются напрямую, другие через измерительные трансформаторы. 

В практических целях для измерения уровня напряжения могут применяться:

  • Вольтметры;
  • Мультиметры
  • Осциллографы.

Вольтметр представляют собой устройство для проверки разности потенциалов. На практике могут встречаться как цифровые, так и аналоговые вольтметры, на которых измеряемое напряжение отображается на дисплее или посредством отклонения стрелки на циферблате соответственно.

Важными параметрами при выборе как электронного, так и стрелочного вольтметра являются единицы измерений (мВ, В, кВ), рабочий диапазон и класс точности. Однако сфера их применения ограничена и применяется, чаще всего, для лабораторных исследований, поскольку в бытовых и производственных нуждах содержать один прибор для измерения одной электрической величины нецелесообразно.

Мультиметр или цифровой тестер является более универсальным прибором, который может работать с несколькими  параметрами: электрическим током, сопротивлением, частотой, температурой, напряжением и т.д. Для измерения напряжения мультиметр переключается в режим вольтметра, щупы подключаются к соответствующим разъемам. Конструктивно встречаются и цифровые и аналоговые модели, в некоторых из них можно переключать диапазон измерений, выбирать род тока, в других мультиметрах все эти величины могут подбираться автоматически.

Осциллограф – это довольно сложный прибор для измерения разности потенциалов, так как в нем на цифровом или аналоговом дисплее выводится кривая измеряемой величины. При  этом можно растянуть или сократить диапазон частот, чтобы рассмотреть форму импульсных напряжений, длительность импульсов, нарастание и провалы в кривой функции. Поэтому осциллограф для измерения напряжения применяется в электрических цепях и приборах высокой точности, при изготовлении и проверке радиодеталей и т.д. Мало кто держит дома осциллограф из-за высокой стоимости и сложности выполнения операций.

Измерение напряжения в сети

Чтобы правильно выполнить измерение напряжения необходимо четко представлять принцип и объект исследования. Поэтому следует отметить, что напряжение представляет собой такую электрическую величину, которая показывает разность заряда между двумя электрическими точками. К примеру, если в одной точке заряд составит +35 В, а в другой +310 В, то разница между этими точками составит 310 – 35 = 275 В, это и будет напряжение. Соответственно измерение напряжения может производиться только относительно чего-то, поэтому используются сразу две точки.

Схема измерения напряженияРис. 1. Схема измерения напряжения

Если говорить о падении напряжения на каком-либо объекте или участке цепи, то измерение напряжения проводиться относительно концов прибора или цепи, точек подключения и т.д. При этом важно учитывать, что цифровой вольтметр или мультиметр в режиме измерения считается бесконечным сопротивлением или разрывом в цепи.

Падение напряжения возможно только при условии протекания тока, поэтому подключение вольтметров последовательно с измеряемым объектом недопустимо, так как через него перестанет протекать ток. Аналоговый или электронный вольтметр должен подключаться только параллельно по отношению к измеряемому сигналу.

С практической точки зрения следует заметить, что аналоговые модели измерительных приборов имеют входное сопротивление равное 10 – 20 кОм, а современные мультиметры могут похвастаться 1МОм. Так как через сопротивление на входе в измерительное устройство может протекать ток утечки, этот делитель напряжения будет обуславливать снижение точности измерений. Поэтому чем ближе сопротивление на входе к бесконечности, тем более точный прибор вы используете.

Важно отметить, что замеры производятся под напряжением, из-за чего присутствует угроза поражения электротоком. Поэтому важно соблюдать элементарные меры предосторожности. Далее рассмотрим порядок выполнения измерения для постоянного и переменного напряжения.

Постоянного тока

Измерение постоянного напряженияРис. 2. Измерение напряжения постоянного тока

Для цепи постоянного тока расмотрим порядок измерения напряжения при помощи цифрового мультиметра. Для этого:

  1. Переведите переключатель мультиметра в положение для постоянного напряжения. На панели обозначается латинской буквой V со значком « = », знаками «+ и – », также может обозначаться аббревиатурой DC.
  2. Выберете нужный предел измерения, который будет максимально приближен к предполагаемому номиналу, но выше измеряемого.
  3. Установите щупы в соответствующие разъемы – черный к выводу COM, красный к выводу V.
  4. Приложите щупы мультиметра  сразу к двум точкам – красный к плюсу, черный к минусу. Если вы заранее не знаете положение потенциалов, и показание прибора имеет отрицательное значение, нужно просто поменять полярность подключения.

На дисплее вы увидите показания вольтметра, если значение слишком малое, переключите ручку на меньший предел измерений. Прикладывая щупы, создавайте хорошее усилие, чтобы избежать большого переходного сопротивления, иначе они внесут ощутимую погрешность измерений.

Переменного тока

Измерение переменного напряженияРис. 3. Измерение переменного напряжения

В цепи переменного тока бытовой цепи важно учитывать ее опасность из-за номинала в 220/380 В. Поэтому при невозможности подключения мультиметра непосредственно в процессе эксплуатации, его присоединение должно выполняться при отключенном напряжении при помощи «крокодилов».

В остальном процесс измерения идентичен:

  1. Переключите ручку мультиметра в положение для измерения переменного напряжения. На панели оно обозначается как  V со значком «~» или аббревиатурой AC.
  2. Установите ручкой деление на нужный предел по принципу ближайшего большего потенциала относительно измеряемого номинала. 
  3. Выполните подключение щупов к соответствующим выводам: черный к выводу COM, красный к выводу V.
  4. Подключите измерительный прибор к нужному устройству, заметьте, что полярность щупов здесь значения не имеет.

На дисплее у вас отобразится действующее значение разности потенциалов, именно оно и является основным для всех расчетов. Но, помимо этого существует и амплитудное значение, которое больше действующего на √2 раз или 1,41 раза.

Реальные примеры измерения напряжения

Наиболее простым примером измерения напряжения в бытовых условиях является пальчиковая батарейка. В ней вам необходимо приложить черный щуп к выводу «– », а красный к выводу « + », позицию переключателя установить на 2 В постоянного напряжения.

Пример измерения напряжения на батарейкеРис. 4. Пример измерения напряжения на батарейке

Если показания для батарейки 1,5 В будут в пределах от 1,6 до 1,2 В, то такой источник питания считается пригодным для всего оборудования, в случае снижения значений до 1 – 0,7 В, от батарейки будут запускаться импульсные устройства, к примеру, часы. Если вольтметр покажет 0,6 В и менее, разряд достиг критического значения.

При измерении разности потенциалов в бытовой сети, вам следует коснуться щупами контактов розетки. Так как изолированная часть щупа имеет ограничительное кольцо, за которым расположен длинный стержень, вы можете безопасно проникнуть в розетку, не рискуя прикоснуться к токоведущим элементам. Допустимыми считаются отклонения от номинала на 10%, то есть от 198 до 142 В.

Также можно замерить разность потенциалов на выходе автомобильного аккумулятора или на другом элементе цепи электрической проводки. Для этого черный щуп мультиметра устанавливается на «– » клемму аккумулятора, а красный на « + » клемму.

Если аккумулятор заряжен, то показания вольтметра должны находиться в пределах от 12 до 14 В, но встречаются модели и с большим разбросом. Такое измерение позволяет диагностировать различные причины неполадок.

Видео по теме

Как измерять величину напряжение вольтметром

Вольтметр – это измерительный прибор, который предназначен для измерения напряжения постоянного или переменного тока в электрических цепях.

Вольтметр подключается параллельно к выводам источника напряжения с помощью выносных щупов. По способу отображения результатов измерений вольтметры бывают стрелочные и цифровые.

Цифровые и стрелочные вольтметры

Величина напряжения измеряется в Вольтах, обозначается на приборах буквой В (в русском языке) или латинской буквой V (международное обозначение).

Обозначение вольтметра на схемах

На электрических схемах вольтметр обозначается латинской буквой V, обведенной окружностью, как показано на фотографии.

Напряжение тока бывает постоянное и переменное. Если напряжение источника тока переменное, то перед значением ставится знак «~«, если постоянного, то знак ««.

Например, переменное напряжение бытовой сети 220 Вольт кратко обозначается так: ~220 В или ~220 V. На батарейках и аккумуляторах при их маркировке знак «» часто опускается, просто нанесено число. Напряжение бортовой сети автомобиля или аккумулятора обозначается так: 12 В или 12 V, а батарейки для фонарика или фотоаппарата: 1,5 В или 1,5 V. На корпусе в обязательном порядке наносится маркировка возле положительного вывода в виде знака «+«.

Полярность переменного напряжения изменяется во времени. Например, напряжение в бытовой электропроводке изменяет полярность 50 раз в секунду (частота изменения измеряется в Герцах, один Герц равен одному изменению полярности напряжения в одну секунду).

Полярность постоянного напряжения во времени не меняется. Поэтому для измерения напряжения переменного и постоянного тока требуются разные измерительные приборы.

Существуют универсальные вольтметры, с помощью которых можно измерять как переменное, так и постоянное напряжение без переключения режимов работы, например, вольтметр типа Э533.

Как измерять напряжение в электропроводке бытовой сети

Внимание! При измерении напряжения величиной выше 36 В недопустимо прикосновение к оголенным провода,так как это может привести к поражению электрическим током!

Согласно требованиям ГОСТ 13109-97 действующее значение напряжения в электрической сети должно быть 220 В ±10%, то есть может изменяться в пределах от 198 В до 242 В. Если в квартире стали тускло гореть лампочки или часто перегорать, стала нестабильно работать бытовая техника, то для принятия мер, требуется сначала измерять значение напряжения в электропроводке.

    Приступая к измерениям, необходимо подготовить прибор:

– проверить надежность изоляции проводников с наконечниками и щупов;

– установить переключатель пределов измерений в положение измерения переменного напряжения не менее 250 В;

Положение переключателей вольтметра при измерении напряжения 220 В

– вставить разъемы проводников в гнезда прибора ориентируясь по надписям возле них;

Подключение поводов к измерительному прибору

– включить измерительный прибор (если необходимо).

Как видно на картинке, в тестере выбран предел измерения переменного напряжения 300 В, а в мультиметре 700 В. Во многих моделях тестеров, нужно установить в требуемое положение сразу несколько переключателей. Род тока (~ или –), вид измерений (В, А или Омы) и еще вставить концы щупов в нужные гнезда.

В мультиметре конец щупа черного цвета вставлен в гнездо COM (общее для всех измерений), а красного в V, общий для изменения постоянного и переменного напряжения, тока, сопротивления и частоты. Гнездо, обозначенное ma , используются для измерения малых токов, 10 А при измерении тока достигающего 10 А.

Внимание! Измерение напряжения, когда штекер вставлен в гнездо 10 А выведет прибор из строя. В лучшем случае перегорит вставленный внутри прибора предохранитель, в худшем придется покупать новый мультиметр. Особенно часто допускают ошибки при использовании приборов для измерения сопротивления, и, забыв переключить режим, измеряют напряжение. Встречал не один десяток таких неисправных приборов, с горелыми резисторами внутри.

После проведения всех подготовительных работ можно приступать к измерению. Если Вы включили мультиметр, а на индикаторе не появились цифры, значит, либо в прибор не установлена батарейка или она уже выработала свой ресурс. Обычно в мультиметрах применяется батарейка типа «Крона», напряжением 9 В, срок годности которой один год. Поэтому, даже если прибор не использовался долгое время, батарейка может быть неработоспособна. При эксплуатации мультиметра в стационарных условиях целесообразно вместо кроны использовать адаптер ~220 В/–9 В.

Вставляете концы щупов в розетку или прикасаетесь ними к проводам электропроводки.

Как снимать показания вольтметра со шкалы стрелочного тестера

Мультиметр сразу покажет напряжение в сети, а вот в стрелочном тестере показания надо еще уметь прочитать. На первый взгляд, кажется, что сложно, так как много шкал. Но если присмотреться, то становится ясно, по какой шкале считывать показания прибора. На рассматриваемом приборе типа ТЛ-4 (который безотказно мне служит более 40 лет!) есть 5 шкал.

Верхняя шкала используется для снятия показаний, когда переключатель стоит в положениях кратных 1 (0,1, 1, 10, 100, 1000). Шкала, расположенная чуть ниже, кратных 3 (0,3, 3, 30, 300). При измерениях напряжения переменного тока величиной 1 В и 3 В, нанесены еще 2 дополнительные шкалы. Для измерения сопротивления имеется отдельная шкала. Аналогичную градуировку имеют все тестеры, но кратность может быть любая.

Так как предел измерений был выставлен ~300 В, значит, отсчет нужно производить по второй шкале с пределом 3, умножив показания на 100. Цена маленького деления равна 0,1, следовательно, получается 2,3 + стрелка стоит посередине между штрихами, значит, берем значение показаний 2,35×100=235 В.

Получилось, что измеренное значение напряжения составляет 235 В, что в пределах допустимого. Если в процессе измерений наблюдается постоянное изменение значения цифр младшего разряда, а у тестера стрелка постоянно колеблется, значит, имеются плохие контакты в соединениях электропроводки и необходимо провести ее ревизию.

Прибор для измерения напряжения в электрической цепи

В век технических достижений электричество ценится на вес золота. Чтобы его измерить, нужен прибор для измерения напряжения. Но аппарат и его разновидности существенно отличаются по параметрам и принципу действия.

Приборы для измерения напряжения

В результате прямых и косвенных измерений становятся известны конкретные данные физической величины.

Прямые отображают результат на шкале напрямую. Определение косвенных производится с помощью вычислений нужных параметров. Последний способ значительно точнее. Измерения проводятся в электротехнических и радиотехнических цепях.

Вольтаж измеряют оборудованием

Напряжение измеряется от одной точки до другой и характеризируется силой переноса из конца цепи A в B. Отображается величина с помощью буквы V. Единица напряжения — Вольты. Для облегчения, показатель разделяется на кило-, милли- и микро- единицы. Измеритель может быть электромеханическим, электронным, цифровым или электронным.

Вольтметры

Именно этот прибор учат, измеряя напряжение на уроках физики. Действие измерителя основано на законе Ома. Измерение производится с помощью электромагнитного поля. Характеристики аппарата улучшаются при высоком внутреннем сопротивлении и широком диапазонном значений. Приборы, определяющие кило-, милли- и микро-единицы условно имеют название киловольтметров, милливольтметров и микровольтметров. Последние два диапазона имеют минимальную погрешность.

Знать вольтаж цепи необходимо

Вольтметры бывают 2 видов.

Электронный — высокочувствительный аппарат с большим сопротивлением. Позволяет определить широкие пределы значений. Отличается добавлением к основному механизму преобразователя. Такие приборы требуют ток в качестве источника питания. Известны аналоговые и цифровые вольтметры. Первые действуют, переводя входное переменное напряжение на постоянное, постепенно отклоняя стрелку. ИП также включает в себя шкалу. При течении тока в противоположном направлении, стрелка смещается влево, при обычном — вправо. Таким образом, следует учитывать положительное напряжение или отрицательное. Цифровые вольтметры сразу считывают показатель напряжения на входе и выводят данные на табло. Точность зависит от качества аналого-цифирного преобразователя, но оцифрованные вольтметры все же имеют меньшую погрешность, чем аналоговые.

Электронные модели широко распространены

Электромеханические отличаются тем, что им не нужен токовый источник для работы. После подключения к цепи вольтметра, прибор определяет входное значение, которое уменьшается с помощью специального внутреннего или внешнего резистора. Внутренние резисторы последовательно подсоединяются изнутри корпуса, внешние — с наружной стороны. Прибор компактный и стоит недорого, но может потреблять мощность из цепи. Диапазон измерения не сильно широкий, поэтому не всегда может быть получен точный результат.

Электромеханический не требует батареек

При выборе прибора имеет значение категория измерений. Предусмотрены вольтметры для постоянного и переменного тока, селективные, импульсные, фазочувствительные и универсальные приборы.

А именно:

  • Импульсный. Поможет справиться с перебоями в сети. Проверяет напряжение одиночного импульсного сигнала. Благодаря этому можно выяснить, на каком участке цепи появилась помеха, и устранить ее.
  • Фазочувствительный. Значение выводится посредством преобразования постоянного или минимально меняющегося напряжения. Табло выдает общий результат.
  • Селективный. Прибор узкополосный, избирательным путем дает понятие об амплитуде и частоте одной из частей, не отключая другую. Аппарат нужен, если требуется вычленить некоторые составляющие большого участка.
  • Универсальный. Сочетает в себе все виды вольтметров, позволяет определять электродвижущую силу на разных участках и при любых условиях.
  • Вольтметры для постоянного и переменного тока определяют соответствующие величины.

Универсальный аппарат более удобен

Переносными, стационарными и щитовыми могут быть приборы, в зависимости от возможности перемещения, размеров и конструкционных особенностей.

А именно:

  • Щитовые. Предназначены для нахождения в специальных шкафах. После приобретения, они устанавливаются и находятся в месте монтажа. Переносить можно, но редко и аккуратно.
  • Стационарные. Ввиду громоздкости перенести их будет трудно. Неудобства использования перекрываются высокими техническими характеристиками, точностью и большой шкалой измерений.
  • Переносные. Не требуют подключения к источнику энергии, доступны к свободному перемещению. Компактные, находятся в аккуратном корпусном чехле.

Есть стационарные модели

Потенциометр

Потенциометром может называться устройство-регулятор тока. Представляет собой 3-х выводной, открытый переменный резистор. В большинстве случаев имеет отводной контакт. Особое распространение получил при работе с аудиосистемами и в сфере автомобильной промышленности.

При работе один из выводов подключается к контакту, два других — отводные. Основа изготавливается из углеродных и керамических материалов.

Разделяются по принципу действия:

  • Линейные. Сопротивление измеряется пропорционально углу, который зафиксирован при повороте контакта. Делятся на одинарный (одноканальный), двойной (двухканальный) и многооборотный вариант.
  • Логарифмические. Потенциометр изменяет сопротивление сначала быстро, затем скорость уменьшается.
  • Экспотенциальные. Потенциометр изменяет сначала медленно, затем скорость увеличивается.

Иногда припаиваются к плате

Корпус может быть монтажным или стационарным. В первом случае устройство монтируется на плате, во втором — остается на корпусе. Оборотные делятся на однооборотные или многооборотные, а также сдвоенные. Если однооборотные совершают 1 оборот, многооборотные — более чем 5, то сдвоенные на каждом валу имеют 2 резисторных элемента. Чаще всего многооборотные делают от 5 до 15 оборотов.

Есть аналоговые модели

Мультиметр

Комбинированное устройство с доступным для нескольких приборов функционалом. Может измерять силу тока, напряжение и сопротивление цепи и ее частей. Может включать и большее количество измерителей.

К сведению. Функции вольтметра, амперметра и омметра исполняет любая модель.

Подходит для работы с переменным и постоянным током. Из-за хорошей эффективности многие предпочитают использовать именно его.

Аппарат спрятан в корпусный чехол, на верхней стороне имеет дисплей или шкалу измерений. Нижняя сторона оснащена панелью управления. Центральная часть панели управления отведена под кнопки переключения режимов и переключатель измерений. Питается с помощью батареек, преимущественно прямоугольных.

Есть цифровые модели

Бывают 2 видов:

  • Аналоговые. Со стрелочной шкалой в верхней части наружной панели. Некоторые модели измеряют Вольты и Амперы без, а Омы — с питанием. Во время измерения можно увидеть динамику.
  • Цифровые. Имеют ЖК-экран, на который выводятся показания. Просты в использовании, имеют понятный интерфейс.

В комплекте идут 2 щупа, красный и черный.

Аппарат может показать амплитуду сигнала

Осциллограф

Прибор, измеряющий электрические сигналы и их колебания, будет называться осциллографом. Важен при работе с электроникой. Показывает работу любого, даже минимального импульса. С помощью специального устройства, идущего в комплекте, может соединиться с сетью, сигналом или внешним источником.

Визуально выглядит, как телевизор, позволяющий осуществлять наблюдение в текущем режиме. Если сигнал подается на канал вертикально, отображается на табло полосой вверх. Имеет также модуляционный диапазон, работающий с лучами, лучевую трубку и блок питания. Может быть аналоговым и цифровым. Цифровые приборы имеют встроенную память и могут сохранять определенное количество предыдущих измерений.

Электрический импульс, измеряемый осциллографом, облегчает работу с автомобилем и активно используется в медицинских целях.

Осциллографы наиболее точны из всех остальных

Подразделяются на:

  • Специализированные. Предназначены для конкретного устройства.
  • Стробоскопические. Наблюдают за кратковременными импульсами, склонными к повторению.
  • Скоростные. Измеряют «быстрые» импульсы.
  • Запоминающиеся. Имеют небольшую память для сохранения сигнала.
  • Универсальные. Своего рода симбиоз — включает несколько различных видов осциллографов.

Самый простой вариант измерителя

Электрометр

Электрометром можно назвать прибор для измерения электрического потенциала и разностей его величин. Является усовершенствованной версией электроскопа. Электрический заряд определяется с помощью стержня — основания конструкции. К основанию подвешиваются 2 бумажки или 2 кусочка фольги, параллельно друг другу. Стержень надежно защищен металлическим корпусом и закрыт стеклянной пробкой. Присутствие заряда запускает реакцию «отталкивания». Сила реакции зависит от его величины. Реакция идет в обе стороны, поэтому притяжение индикаторов дает понять, что заряд отрицателен.

Как правильно эксплуатировать

Инструкция:

  1. Собрать информацию по технической неполадке.
  2. Проверить отсутствие повреждений на измеряемом субъекте.
  3. Подсоединить щупы в гнезда.
  4. Включить устройство и выбрать нужный режим. Уточняют, постоянное или переменное напряжение будет измеряться.
  5. Измерение производится параллельно сети.
  6. Считать результат на шкале или табло.

Подсоединение осуществляется параллельно

Единицы измерения

Величина измеряется в вольтах. Обозначается буквой V, русская В.

Правила безопасности

Стоит обратить внимание:

  • Обязательно обеспечение заземления.
  • Прибор и цепь не трогаются голыми руками.
  • При возникновении непредвиденных ситуаций, немедленно прекратить работу и убедиться, что измерение не несет последствий. Например, не создастся пожар.
  • Прибор подсоединяется параллельно к уже собранной цепи.
  • Рабочее место должно быть изолировано от посторонних.
  • Измеряющий должен иметь представление о технике безопасности, знать устройство прибора и принцип его действия.
  • Цепь должна быть правильно собрана.
  • По окончании работы устройство отключается и разбирается, укладывается на место хранения в соответствующих чехлах. Рабочий снимает средства защиты и тщательно обрабатывает руки.

Стоит работать в перчатках

Ответ на вопрос, как называется прибор для измерения электрического напряжения, очень прост, как и сама процедура проведения. Главное — действовать аккуратно и бережно относиться к оборудованию. В таком случае аппаратура прослужит века.

В чём измеряется напряжение и чем его измеряют

Напряжение — известная величина, используемая во всех световых и аккумуляторных источниках. Что оно собой представляет, какие разновидности существуют, чем измеряют напряжение, в каких единицах измеряется электрическое напряжение и многое другое далее.

Суть явления

Напряжением называется электрическая движущая сила, которая призвана толкать свободные виды электронов от одного атома к другому в определенном направлении. Обязательное требование для протекания зарядов это наличие цепи с замкнутым контуром, который создает условия, для того чтобы их передвигать. Если имеется обрыв электроцепи, то процесс направленного перемещения частиц прекращается.

Обратите внимание! Стоит отметить, что единица напряжения электрической цепи зависит от того, какой проводник имеет материал, как подключена нагрузка, какая есть температура.

Что это такое

Разновидности

Бывает двух видов: постоянным и переменным. Первое есть в электростатических видах цепей и тех, которые имеют постоянный ток. Переменный встречается там, где есть синусоидальная энергия. Важно, что синусоидальная энергия делится на действующее, мгновенное со средневыпрямленным. Единица измерения напряжения электрического тока вольт.

Стоит также отметить, что величина энергии между фазами называется линейной фазой, а показатель тока земли и фаз — фазным. Подобное правило используется во всех воздушных линиях. На территории Российской Федерации в электрической бытовой сети стандартное — 380 вольт, а фазное — 220 вольт.

Основные разновидности

Постоянное напряжение

Постоянным называется разность между электрическими потенциалами, при которой остается такой же величина с перепадами полярности на протяжении конкретного периода. Главным преимуществом постоянной энергии является тот факт, что отсутствует реактивная мощность. Это означает, что вся мощность, которая вырабатывается при помощи генератора, потребляется нагрузкой за исключением проводных потерь. Течет по всему проводниковому сечению.

Что касается недостатков, есть сложность повышения со снижением энергии, то есть в моменте преобразования ее из-за конструкции преобразователей и отсутствия мощных полупроводниковых ключей. К тому же сложно развязывается высокая и низкая энергия.

Обратите внимание! Используется постоянная энергия в электронных схемах, гальванических элементах, аккумуляторах, электролизных установках, сварочных инструментах, инверторных преобразователях и многих других приборах.

Постоянный ток

Переменное напряжение

Переменным называется ток, изменяющийся по величине и направлению периодически, но при этом сохраняющий свое направление в электроцепи неизменно. Нередко его называют синусоидальным. Одно направление, в котором движется энергия, называется положительным, а другое — отрицательным. Поэтому получающаяся величина называется положительной и отрицательной. Такой показатель является алгебраической величиной. В ответ на вопрос, как называется единица измерения напряжения, необходимо отметить, что это вольт. Значение его определяется по направлению. Максимальное значение — амплитуда. Бывает он:

ДвухфазныйТрехфазныйМногофазный

Используется активно в промышленности, на электрической станции, на трансформаторной подстанции и передается в каждый дом при помощи линий электрических передач. Больше всего используется три фазы для подключения. Подобная электрификация распространена на многих железных дорогах.

Обратите внимание! Стоит отметить, что имеются также некоторые виды двухсистемных электровозов, которые работают во многих случаях на переменном показателе.

Переменный ток

Единицы измерения

Измеряется напряженье в вольтах. Обозначается В или Вольт. Одно значение выражено в разности нескольких точек на электрическом поле. Значение 220 вольт говорит о том, что электрическое поле призвано тратить энергию, чтобы протаскивать заряды через всю электрическую цепь с нагрузкой.

Измерительные приборы

Чтобы измерить силу, используется стрелочный или аналоговый, цифровой или электронный вольтметр. Благодаря этим приборам можно измерять и контролировать характеристики сигналов. Также сделать измерения можно осциллографами. Они работают благодаря тому, что энергия отклоняется электронным лучом и поступает на прибор, выдающий показатель переменной величины.

Вольтметр как основной прибор измерения

Напряжение это физическая величина, показывающая размер тока в цепи и оборудовании в вольтах. Ток бывает постоянным и переменным. Отличие в том, что первое понятие обозначает, что ток постоянно меняет свою полярность и протекает в сети переменно. Во втором же случае ток проходит по электроцепи без перерывов. Измеряется вольтметром.

Замер сетевого напряжения | Электроника для всех

Иногда нужно измерять амплитуду сетевого напряжения, или частоту или еще какие параметры. Вот как у меня тут — перед включением компрессорной установки надо убедиться, что напряжение в сети не ниже номинальной. Иначе движок не стартанет, а вентили могут не встать в нужное положение. Главная сложность тут в том, что крайне желательно иметь гальваническую развязку от сетевого напряжения. Т.е. напрямую измерять сетевую напругу через простой делитель может быть черевато.

▌Измерить толщину сиськи
Изначально в проекте было заложено вот такое решение:

На резистора гасится большая часть напряжения, стабилитрон стоит тут больше для подстраховки и в качестве обратного диода для противоположной полуволны. На деле он не особо нужен.

Ну, а дальше все просто. У оптопары h21L1M внутри стоит триггер Шмитта, т.е. есть некоторый гистерезис на включение и выключение. Включается он при токе через его светодиод примерно в 1мА, а выключается на токе 0.8мА.

Если посмотреть осциллограмму тока на светодиоде, сняв ее с резистора R35, то увидим такую картину для 220 вольт:

Разрешение 50мВ на деление, триггер стоит на 80мВ по спаду.

Включаться он должен на 100мВ, а выключаться на 80мВ, что будет 1мА и 0.8мА соответственно. Курсорами выделены моменты включения и выключения. Разница по времени, dx = 8.38ms

Если снизить напряжение до 110 вольт, то:

dx уменьшится до 6.94ms т.е. А что такое миллисекунда для микроконтроллера тикающего на мегагерцовых частотах? Да колоссальная величина! Замерить ее точно таймером в режие захвата не составляет проблем. Дальше сунуть в память таблицу соответствия и, казалось бы, все круто? Да, но не совсем…

Решение дешевое, простое. Но не слишком точное. А в ряде случаев его вообще не получится применить.

Вся проблема в том, что длительность у нас от амплитуды зависит косвенно. В идеальном мире оно бы проканало, но современные сети, особенно промышленные, сильно засраны разными импульсными потребителями.

Вроде всяких там, сварочников, инверторов, мощных приводов и прочего. Что искажает форму синуса. Делая его вообще каким-то непотребным. А если это не синус, а херня какая-то, то все эти наши красивые построения основанные на таймингах пролетают. Во-первых, точность падает катастрофически, а она изначально была так себе. Во-вторых, калибровать придется каждый раз под новую сеть, раз и навсегда таблицы в память не забить. Ну и форма синуса зависит вовсе не от вас, а от ООО «Сварщик каннибал» расположенную в соседнем цехе.

Так что 220 вольт от 110 вы еще отличите, а вот о точности хотя бы до 5 вольт можно позабыть. Но в некоторых случаях большего и не требуется.

Мне же внезапно потребовалось. Поэтому начинаем переделывать исходный проект, доставшийся мне от предшественника.

Первая мысль была поставить на горячей стороне преобразователь напряжения в частоту, просунув его через ту же оптопару. Но его надо было чем то питать на горячей стороне. Ставить конденсаторный источник вообще не хотелось. Можно было бы, конечно, сунуть мелкий модуль 220AC-5DC на обратноходовике, вроде TSP-05. Есть на Али, стоит недорого.

Надо на этот модуль обзор не полениться сделать. Классная штука для питания всякой маломощной шняги от 220 вольт. Но получалось бы довольно громоздко. Считай питальник, потом ПНЧ, оптика…

▌Трансформатор
Второй мыслью был обычный трансформатор. Купить самый маленький силовой транс какой можно найти и на вторичке измерять напряжение. Спросил у Элемента, что у них есть такого рода — подобрали ТПК-2.

В принципе пригодно, но нашлось решение лучше.

Китаезы продают отличную штуку. Измерительный трансформатор ZMPT107.

Крошечная фитюлька размером с бульонный кубик. Держит до 3кВ на пробой, соотношение витков 1:1, но это трансформатор тока 2мА:2мА. То есть мы подаем ему на вход ток и снимаем ток. Ток на входе задается просто резистором последовательно, а для получения напряжения на выходе тоже применяется резистор, параллельно.

Т.е. схема примерно выглядит так:

R1 подбирается таким, чтобы ток через обмотку не превысил 2мА, максимум он держит 10мА, но после 2мА теряется линейность и на выходе будет невесть что. Напряжение у нас 220-250 вольт, берем по верхней планке. Но это действующее, а нам нужно амплитудное. Т.е. умножаем 250 на корень из 2, чтобы получить амплитудное. 250*1.41 = 353,5 вольта. Получаем, что первое сопротивление должно быть 180 кОм.

Напряжение микроконтроллера у меня 5 вольт, поэтому резистор R2 нужен такой, чтобы на 2мА на нем было примерно 4.5 вольта, пол вольта оставляем еще в запас. Это будет примерно 2.2кОм.

Все, на выходе амплитуда теперь в районе 5 вольт, но вот засада. Она переменная. А нам нужны измерения 0…5 вольт. Что делать? Выпрямлять.

▌Дайте мне диод!

Можно поставить диод, он срежет отрицательную полуволну. Но тут есть одна тонкость. Если просто в лоб поставить диод перед нагрузочным резистором:

То на обратной полуволне получается, что мы будем обрывать трансформатор тока, а что получается при обрыве источника тока? Правильно — бешеное напряжение. Ведь он будет изо всех сил пытаться продавить свои 2мА через ОГРОМНОЕ обратное сопротивление диода. В результате на диоде D1 высадится такое напряжение, что и пробить недолго. В таком включении ставить только мост или обратный диод D2, чтобы у тока всегда были пути на обратной полуволне.

Но это будет уже два диода. А зачем нам лишний полупроводник в схеме? Поэтому проще оставить параллельный резистор и после выпрямлять уже снятое напряжение.

Чтобы система работала, нужен еще один резистор. Дело в том, что у АЦП входное сопротивление ну очень большое, сравнимое с обратным включением диода, так что диод работать не будет, ему надо чтобы ток шел. Поэтому ставим второй резюк на 100кОм и с него уже снимаем наш сигнал.

Есть тут правда пара недостатков. Дело в том, что у нас у диода есть свое собственное падение, так что часть амплитуды мы на нем потеряем. Но это ерунда, мы же ее всегда можем скорректировать резистором, чуток приподняв. Хуже то, что у диода характеристика нелинейная, что вносит искажения.

Смотрите внимательней, синий это исходный синус с транса, а желтый это положительная полуволна с диода. От нулевой точки синус идет как и положено синусу, а вот диодная полуволна нарастает с заметной такой экспоненциальной кривизной и не доходит на величину падения на диоде (0.7 вольт примерно для 1N4148, что стоит у меня).

Экспонента берется из ВАХ диода

Мне, в моем проекте, это не сильно критично. НУ будет там возле нуля какая то кривуля, не важно.

▌Ваш диод говно, вы за кого меня принимаете? Дайте мне идеальный диод!
Но если бы было критично, то я бы сгородил идеальный диод. Делается он из диода и операционника. Схем много разных, первая что пришла в голову была такой.

Работает она просто.

Усилитель с отрицательной обратной связью, так что считаем что его входы закорочены между собой (виртуальное КЗ).

На положительной полуволне ток Iin=Uвх/R3 со входа как бы течет в землю через резистор R3. Но поскольку на самом деле никакого КЗ там нет, более того через входы ОУ ничего не втекает и не вытекает (ну почти, там ничтожный мизер в реале). То ток текущий через R3 равный Iin будет совершенно равен Iout который из выхода ОУ течет через R3 в землю. Образуя падение напряжения Uвых прямо пропорционально этому току через резистор. Т.е. Uвых = Iin*R3 = Uвх Без каких либо искажений.

На отрицательной полуволне ОУ попытается через обратную связь просадить свой инверсный выход ниже нуля, чтобы сравнять его с прямым. Но диод забитый туда не даст ему это сделать. Через R3 не потечет ток, а нет тока нет и напряжения. На выходе 0.

Вот такая вот незатейливая схема. Работает на двуполярном и однополярном питании.

Единственное, что для однополярного питания нужно брать усилок во-первых, строго однополярного питания (Single-supply) при этом способный принимать отрицательные значения на входах (Input Common-Mode Voltage Range), а во-вторых, с rail-2-rail выходом, иначе посрезает верхушки.

Т.е. ширпотреб вроде LM358 не прокатит, а что то вроде AD823 в самый раз. Для двуполярного питания же подойдет любой ширпотреб, ну может rail-2-rail будет не лишним, но опять же от напряжения питания зависит и требуемых уровней. Если не нужен полный размах от плюса до минуса питания, то ставим любое говно за три копейки и не паримся.

▌Нет! Засуньте вы этот диод знаете куда…

Второй вариант включения, немного получше, нет диода:

Тут включается напрямую в операционник. Соотношение резисторов точно такое же как и в первом варианте. Трансформатор закорачивается на виртуальную землю, а ток который там течет течет через резистор ОС. Но так как у нас питание однополярное, то нижняя полуволна просто зарывается в грунт. Требования к операционнику те же самые, что и в прошлой схеме. Rail-2-Rail и Single Supply.

▌Эй эй, зачем столько негатива? Будь на позитиве, бро!
Ну и третий вариант включения. Тут даже операционник не нужен, мы не выпрямляем и не срезаем нижнюю полуволну, а добавляем к ней постоянную составляющую. Закинув наш транс на середину делителя напряжения. Резистор на вторичке надо подобрать так, чтобы амплитуда не вылезала за напряжение питания и не проваливалась ниже его.

Результат выглядит примерно так:

Первый канал с выхода схемы, а второй канал зацеплен на середину делителя. Там будет точно ноль нашего сигнала.

▌А что Титов Китай?
Ну и для всяких ардуинщиков, не умеющих паять, есть готовый модуль.

Там же не али можно взять. Стоит не дорого, на нем схема с поднятием нуля на LM358 и можно еще амплитуду подкрутить переменником. Схемотехника там примерно следующая:

Но это не точно.

Вот что он выдает у меня в мастерской с сети:

Когда сети нет, то на выходе постоянка в 2.5 вольта. А появление сети дает вот такую синусоиду с центром 2.5 и размахом от 1 до 4 вольт. Подстроечником можно менять амплитуду сигнала, но это вот максимум. Выше уже начинаются искажения — срезает вершину.

И библотечка дуриковсякая для него на гитхабе.

Вот такие вот относительно простые варианты замерить сеть и не потерять гальваническую развязку.

Метод измерения действующего значения напряжения с применением МК / Хабр

    В данном посте речь пойдет об одном из вариантов измерения действующего значения напряжения и частоты сети на 8-ми битном микроконтроллере PIC18. При желании, можно метод перенести на любой другой МК, вплоть до всеми любимых ARDUINO (если они поддерживают реализацию прерываний по таймеру с частотой 5-10 кГц).
    Также, рассматриваемый метод позволяет измерять частоту сетевого напряжения без использования внешних дополнительных средств, таких как компараторы. Но, при этом приходится жертвовать либо временными ресурсами МК, либо точностью измерения частоты.
    Почему важно измерять действующее значение, а не какое либо другое, например, средневыпрямленное? Большинство “китайских” электронных вольтметров измеряют сетевое напряжение по средневыпрямленному значению. Методика измерения следующая: за период сетевого напряжения делается выборка из N значений амплитуды напряжения, результаты суммируются (без знака), делятся на N (усредняются), после чего полученный результат умножается на коэффициент

    Указанный коэффициент определяет зависимость действующего значения синусоидального (!) сигнала от средневыпрямленного.
    Такая методика измерения проста, не требует много ресурсов микроконтроллера (как временных, так и ресурсов памяти). Основным недостатком такой методики измерения является большая ошибка измерения на несинусоидальных сигналах.
    Как все знают, изменение сигнала сетевого напряжения подчиняется синусоидальному закону (вследствие применения синхронных генераторов на электростанции), с частотой изменения сигнала 50 Гц (60 Гц). Однако, на практике вследствие влияния сторонних факторов (в основном подключение к сети мощных нелинейных нагрузок), а также применения инверторов с квазисинусоидальным выходным напряжением (см. рисунок), синусоида напряжения либо значительно искажается, либо заменятся прямоугольными импульсами. В таких случаях указанный выше метод измерения даст очень большую погрешность (например, в квазисинусоидальных инверторах выходное напряжение, измеренное “китайским» вольтметром может быть равно 180-200В, в то время как действующее напряжение будет равно 220В ).

    Например, напряжение у меня дома


    Почему важно измерять именно действующее значение напряжения (тока)? Потому что именно действующие (еще называют его эффективными) значения напряжения и тока определяют работу электрической системы (грубо говоря, электронагреватель выделяет тепло в прямой зависимости от действующих значений напряжения и тока сети).

    Действующее значение измеряемой периодической величины рассчитывается по формуле


    Или после дискретизации получим


    Т.е. нам нужно делать выборку ряда значений за период сетевого напряжения, просуммировать значения квадратов точек выборки, поделить на количество точек за период (при определении количества точек выборки не забываем про теорему Котельникова-Шеннона), и взять квадратный корень из полученного результата.

    Вроде бы ничего сложного, если бы не но:

      1)  Каждый период точки выборки набираются заново, что увеличивает погрешность измерения;

      2)  В реальной сети, около нуля напряжения, могут встречаться как “нулевые полки”, так и повторные переходы через ноль напряжения, что значительно внесет погрешность в измерение.

    С первым пунктом будем бороться измерением измерением суммы квадратов точек выборки за каждый полупериод, после чего суммируя n-ую сумму квадратов с (n+1)-й и откидывая (n-1)-ую.

    Со вторым пунктом будем бороться введением зон нечувствительности по напряжению (введем границы напряжения перехода через ноль с положительной и отрицательной сторон) обычно 5-10 В в обе стороны, а также зон нечувствительности по частоте (ограничим допустимую частоту сигнала напряжения).

    Таким образом, мы получим рассчитанное значение действующего значения сетевого напряжения за период на каждом полупериоде сетевого напряжения.


    Частота напряжения вычисляется по формуле:


где Fд — частота дискретизации (для удобства и увеличения точности измерения частоты выбрана равной 10 кГц (период выборки — 100 мкс)).

    Теперь рассмотрим структурную схему измерительной части (в реальной схеме следует добавить фильтрующие и защитные элементы).

Внимание! В данном методе измерения не реализована гальваническая развязка микроконтроллера от сети.     Гальваноразвязка реализуется на стороне цифрового интерфейса передачи данных от микроконтроллера.

    На входе установлен дифференциальный операционный усилитель с делителем напряжения, опертым на половину опорного напряжения (2,048 В). Поскольку, для уменьшения размеров лучше применять маломощные резисторы, устанавливаем их минимум 3 шт. равными по сопротивлению — чтобы увеличить суммарное пробивное напряжения резисторов. При этом нужно подсчитать мощность потерь при максимальном входном напряжении (P=U^2/R) — чтобы не превышала допустимой мощности резисторов. Плечи дифференциального усилителя тоже делаем равными. Тогда, напряжение в точке 1 рассчитывается по формуле:


А напряжение в точке 1 будет иметь вид:


    Также, половина опорного напряжения подается на один из каналов АЦП. Это позволяет в постоянном режиме (например, один раз за период) определять положение уровня нуля измеряемого напряжения.

Т.е. мы обошлись операционным усилителем с однополярным питанием, и наш входной сигнал в точке 1 изменяется от 0 до Uоп. Такой способ дает достаточно точные результаты, по сравнению, например, с выпрямлением напряжения с помощью диодов.

    Расчет делителя и коэффициента АЦП сводится к следующему:


где A и В — замеры АЦП (за вычетом измеренного значения нуля сигнала — AN1) для текущего и предыдущего полупериодов; N1, N2 — число замеров для текущего и предыдущего полупериодов; Nadс — разрядность АЦП; U’оп — опорное напряжение за вычетом зон нелинейности (нечувствительности) операционного усилителя (обычно 0,6 В).

    Расчет делителя удобно проводить считая сигнал постоянным, приведенным к амплитуде синусоидального, а не синусоидальным. Тогда действующее значение сигнала равно амплитудному и равно значению каждого замера.

Например, нужно рассчитать делитель для измерения максимального значения 420В переменного тока:


Сопротивление Ra выбирается в диапазоне от 500 кОм до 1500 кОм. По выбранному сопротивлению Ra рассчитывается Rb.

    В итоге, алгоритм расчета действующего значения напряжения и частоты примет вид:


При этом часть затратных расчетов (деление, извлечение корня) можно перенести из прерывания в основную программу.

    При расчете действующих значений на 8-ми битном МК целесообразно пользоваться целочисленными методами (с использованием масштабных коэффициентов) не прибегая к расчетам с плавающей запятой, а также упрощать по возможности арифметические операции (деление, изъятие квадратного корня и проч.). Это значительно экономит ресурсы МК.

Как проверить напряжение и найти фазу в домашней проводке

Как проверить напряжение

“Бабушка, подай, пожалуйста, вон тот провод”, попросил один электрик проходящую мимо него старушку. А через минуту заявил своему напарнику: “Вот видишь, Миша. Ты утверждал, что здесь фаза, а оказалось — ноль”.

Такой анекдот с бородой очень ярко раскрывает идеологию проверки напряжения в домашней проводке, да и не только в ней.

Содержание статьи

Принцип работы индикаторов напряжения

Внутри любого физического тела находится определенное количество различных электрических зарядов: электронов, анионов, катионов, дырок. Их численность формирует величину потенциала, который может быть положительным или отрицательным.

В электротехнике под термином напряжения понимается разность этих потенциалов, способных при их соединении создать поток зарядов по замкнутому контуру, называемым электрическим током.

Разное количество зарядов образует неодинаковое число движущихся частиц. Подсчитывать их численность в теле технически сложно и нереально, но на практике требуется как-то оценивать. Делают это измерительными приборами, но используют косвенные методы, связанные с действием тока.

Тела с мощными потенциалами разных знаков способны при соприкосновении (пробое изоляции) создать огромные токи. Например, молнии, возникающие при разряде грозовых облаков, могут своим тепловым воздействием разрушать или сжигать многоэтажные здания, раскалывать вдоль ствола вековые деревья.

Удары молнии
Когда мы видим подобные явления, то точно знаем, что облака накопили огромный потенциал и между ними или землей создалось значительное напряжение.

Разности потенциалов домашней электроэнергии тоже достаточно для совершения значительных разрушений. Если потенциалом фазного провода создать контакт с землей, то возникнет ток короткого замыкания, по величине которого можно судить о напряжении сети, что и раскрывает суть анекдота про электриков.

Понятно, что этот метод действенный, достоверный, но опасный и поэтому неприемлемый. Однако, с учетом знания закона Георга Ома (I=U/R), им успешно пользуются с момента возникновения энергетики. Для этого на пути тока устанавливают сопротивление, ограничивающее количество движущихся зарядов до безопасной величины, а по способности их преобразовывать электрическую энергию в световую, звуковую или магнитную, судят о значении напряжения.

Таким образом, любой индикатор напряжения подключается своими контактами в домашней проводке к потенциалам фазы и нуля. При этом встроенный в его корпус токоограничивающий резистор, снижает протекающий ток до минимального, безопасного значения, которое способно выполнить механическую работу.

По результатам этого действия судят о наличии напряжения. Например, загорелась индикаторная лампочка или появился звуковой сигнал встроенного динамика — значит на проводе фазы присутствует напряжения. В противном случае — его нет.

Среди электриков, нарушающих требования правил безопасности, используется метод проверки напряжения «контрольными лампами». Он основан на подключении между проводом фазы в сети и землей исправной лампы накаливания, которая светится под нагрузкой и не горит без нее.

Внутри квартиры с однофазной сетью мы пользуемся этим способом, когда вставляем в розетку вилку настольной лампы. А основное нарушение, из-за которого запрещены «контрольки» состоит в том, что при ошибочном контакте между двумя фазными проводами трехфазной сети они подключаются к напряжению не 220, а 380 вольт и в результате их колбы от взрывного воздействия температуры разлетаются мелкими частицами стеклянного потока, травмируя людей.

Контрольные лампы
Электрик, держащий в руке такую лампу, инстинктивным движением бросает ее. Подключенный к цоколю патрона потенциал фазы вместе с летящей лампой, касаясь любого оказавшегося на его пути предмета, создает опасный ток короткого замыкания… Даже случайное падение такой конструкции с открытой колбой ведет к поражению электрическим током.

Не пользуйтесь этим методом и разъясняйте его опасность окружающим.

Виды указателей напряжения для домашней сети

Частой ошибкой неопытных пользователей, создающей травмоопасную ситуацию, является использование электрических приборов не по их прямому назначению.

Все электрические приборы, включая индикаторы, создаются для работы только под определенным видом напряжения.

Эта величина всегда указывается производителем на корпусе.

Нельзя пользоваться индикатором на 220 вольт в сети 380 или выше. Это опасно для жизни.

Указатели напряжения до 0,4 кВ могут срабатывать на основе прохождения через них тока с:

  1. емкостным;
  2. или активным характером.

В первом случае ток идет через тело оператора, а во втором — минуя его по подключенным к цепи проводникам указателя.

Емкостные индикаторы напряжения

Их выполняют в виде отвертки с контактным кольцом. Острие указателя прикладывают к металлу проверяемого провода или контакту коммутационного прибора, а специальную металлическую площадку касаются пальцем руки.

Работа емкостного указателя напряжения

В этом случае создается электрическая цепь переменного тока, ограниченного встроенным в указатель резистором, по пути:

  • потенциал фазы;
  • проверяемый проводник;
  • внутренняя схема индикатора до контактной площадки;
  • человеческое тело;
  • контур земли.

Естественно, что ток указателя ограничен до безопасной величины в доли миллиампера. При его появлении загорается свет от вмонтированной в корпусе неоновой лампочки.

Индикатор напряжения ИН-90
Среди старых моделей индикаторов до сих пор работают приборы типов УНН-1х, УНН-1м, ИН-91, УНН-90 и другие подобные конструкции. Зажигание лампочек указателя происходит при контакте с проводником, находящимся под напряжением порядка 70 вольт или больше. На меньшее значение они не среагируют.
Рынок современных указателей емкостного типа заполнен многочисленными изделиями из Китая и других стран. В принципе, они оправдывают в работе свою цену, но среди этих конструкций встречаются приборы со светодиодными лампочками, которые не всегда хорошо налажены и отстроены от токов наводок. Обладая завышенной чувствительностью, они могут светиться от наведенного напряжения. Это часто вводит в заблуждение домашнего мастера.

Однопоолюсные индикаторы напряжения
Профессиональные указатели напряжения емкостного типа менее подвержены этому явлению, но все равно полностью не избавлены от него, хоть и могут выполнять ряд дополнительных функций.

Работая с подобными индикаторами можно ошибиться еще и по той причине, что при ярком свете солнца зрительное восприятие светящейся лампочки индикатора ослабляется, ее загорание можно просто не увидеть. Особенно это характерно для светодиодных бюджетных моделей.

При таких условиях лучше работают индикаторы с автономным питанием, дополнительно сигнализирующие о появлении напряжения писком зуммера.

Двухполюсные индикаторы напряжения

Эти указатели тоже работают по факту проходящего через них тока. Их наконечники прикладывают между проверяемыми потенциалами фазы и нуля. Человек не вступает в контакт с контролируемым током, отделен от него слоем усиленной изоляции.

Подобные указатели имеют в своем корпусе сигнальную лампу и два резистора:

  1. токоограничивающий;
  2. шунтирующий.

Двухполюсные индикаторы напряжения
Оба корпуса выполнены из прочного изоляционного материала с щупами и защитными ограничительными кольцами, за пределы которых запрещено располагать пальцы при проверках напряжения. Связь между щупами создана гибким проводом со слоем изоляции повышенной прочности и надежности.

Из старых моделей до сих пор популярны МИН-1. УНН-10. Диапазон рабочего напряжения лежит в пределах 70÷660 вольт, а лампа указателя зажигается от 60÷65. Эти приборы могут работать как в схемах переменного, так и постоянного тока.

Ассортимент современных приборов обширен. Среди них встречаются дорогие электронные и микропроцессорные изделия со множеством дополнительных функций, включающих:

  • проверку чередования фаз;
  • самодиагностику;
  • оценку работы УЗО;
  • автовключение;
  • подсветку зоны измерения;
  • звуковую индикацию и многие другие возможности.

Микропроцессорные индикаторы напряжения
Рекомендовать какую-то марку и производителя на основе опыта их использования довольно сложно.

На показания прибора такой конструкции не влияют паразитные емкости кабеля и связи. За счет этого их информация более достоверна и надежна, чем у емкостных аналогов.

Приборы измерения напряжения

Индикаторы либо указатели своим действием указывают на наличие какого-то уровня напряжения на проверяемом участке. Они не предназначены для определения его величины.

Функция измерения возложена на приборы, которые наделены определенными метрологическими характеристиками — вольтметрами.

Принцип работы вольтметра
Принцип их работы основан на использовании измерительной головки, чувствительной к очень маленьким токам порядка микроампера. Она подключается к контролируемой цепи напряжения клеммами через токоограничивающий резистор. У приборов, имеющих несколько пределов измерения, устанавливается переключатель номиналов резисторов.
Таким образом, создавая последовательную цепочку из определенных резисторов, коммутируемую к измерительной головке, осуществляют выбор режима измерения вольтметра, создавая один и тот же предел для отклонения стрелки.

У цифровых приборов функции измерительной головки возложены на измерительные, логические и информационные органы.

Домашнему мастеру для выполнения подобной работы рекомендуется приобрести комбинированный прибор, обладающий функциями измерения напряжения, тока, сопротивления.

Комбинированный измерительный прибор Ц4324
Из старых моделей, выпускаемых в СССР, хорошо работает тестер Ц4324. Полузатертый от длительного использования знак качества, нанесенный на корпусе, до сих пор оправдывает свое предназначение.

Конечно, такие стрелочные приборы в современное время считаются анахронизмом. Они требуют внимания, знаний, умения выполнять переключения и быстро делать математические расчеты в уме. А ошибки в положении тумблеров при измерениях заканчиваются выгоранием внутренних элементов схемы.

схема тестера Ц4323
Раньше приходилось выручать товарищей, спаливших по невнимательности свои приборы и помогать им в ремонте.

С тех пор остались схемы советских тестеров. Если кому нужны — пишите в комментариях, вышлю на почту фотографии необходимых страниц.

Современные измерители электрических параметров называют авометрами, ампервольтомметрами или мультиметрами.

Цифровые мультиметры
Суть их едина: на основе электронной или микропроцессорной схемы выполняются точные замеры иногда практически в автоматическом режиме с мгновенным выводом информации в текстовом виде на дисплей.

Однако переключатели и кнопки остались, пользоваться ими надо осмысленно.

Неприятные и курьезные случаи из жизни электрика

Опасная ошибка

Работая релейщиком на ПС-330 кВ в конце 90-х годов пришлось срочно выезжать на аварийное отключение системы шин удаленной подстанции 110/10 кВ.

Прибыв на место происшествия, увидели, что к забору ограждения приставлена лестница. Дверь сооружения с высоковольтным оборудованием открыта, рядом валяется взломанный замок. Внутри КРУН около шин обнаружен мужчина в обгорелой одежде без признаков жизни. Рядом с ним — набор слесарного инструмента и на полу — указатель напряжения типа УНН-90.

Выяснилось, что это электрик ЖКХ, промышлявший воровством цветного металла, который решил поживиться на необслуживаемой подстанции. Но знаний электротехники и ТБ явно не хватило. Он пользовался индикатором напряжения поиска фазы в схеме 0,4 кВ, не соответствующим классу сети. 10 киловольт моментально создало ток, который не выдержало тело пострадавшего…

Затрудненный поиск неисправности

В здании Брежневской постройки из ж/б плит, построенном доблестным стройбатом, проводка выполнена алюминиевой лапшой, разбросанной по полу под лагами деревянного пола. Для освещения комнат провода выводятся с верхнего этажа на нижний через отверстие в полу/потолке. Соединения сделаны скрутками без распределительных коробок.

Владельцы квартиры попросили исправить розетку около телевизора, который периодически отключался. Указатель ИН-90 показал фазу. Проверил контакт нуля прозвонкой цепи. Вроде бы все нормально, а телевизор не включается. Замерил напряжение в розетке тестером: вместо 220 между фазой и нулем оказалось 100 вольт. Пришлось разбираться в клубке запутанных проводов в трех разных местах.

В итоге обнаружен облом одной жилы фазы на месте изгиба провода и касание между собой обгорелых подвижных концов, которые при нагрузке отодвигались.

Рекомендации по замеру напряжения и пользованию индикаторами

Измерительные приборы подключаются к величине опасного потенциала. По действующим правилам ТБ до начала работы с ними необходимо проверить их исправность. Изоляция любого указателя, даже только что купленного в специализированном магазине, должна быть испытана в электротехнической лаборатории повышенным напряжением с оформлением протокола, гарантирующего право безопасной работы на определенный срок.

Перед каждым использованием индикатор следует осматривать на предмет механического состояния корпуса и качества изоляции, а затем проверять работоспособность контрольным замером в точке с гарантированным наличием напряжения фазы. Иначе пользование поломанным прибором приведет к ошибке, связанной с КЗ в сети или травмой человека.

Все двухпроводные индикаторы и вольтметры указывают напряжение в том месте, куда их подключили, а не там, где хотели подключить. Будьте внимательны при замерах.

Применение измерительного прибора, соответствующего классу сети — очень важное условие безопасности, поэтому уже третий раз на нем заострено внимание.

Проверяя напряжение, всегда придавайте телу устойчивое положение, исключайте случаи неожиданного падения, не контактируйте с заземленными предметами. Опытные электрики при работе под напряжением стараются держать одну руку в кармане, чтобы не создать путь тока утечки через нее.

Самая важная рекомендация под конец: работы по определению фазы и нуля, замеру напряжения относятся к опасным и к ним, согласно правилам безопасности, допускается только подготовленный, сдавший экзамены и отданный приказом по электротехническому предприятию персонал.

Если вы работаете на свой страхи риск в собственной квартире, то хотя бы прочитайте правила безопасности до начала каких-либо действий с напряжением. Электроэнергия опасна и не прощает ошибок никому. От нее постоянно гибнут люди, даже опытные электрики с большим стажем, совершая случайные ошибки.

Практические рекомендации по обзору и использованию индикаторов напряжения в сети 0,4 кВ хорошо показал электрик ЖКХ Серегей Панушкин в своем видеоролике. Рекомендую посмотреть его прямо в статье.

Возможно, вы заметите расхождения моей статьи с его рекомендациями. Задавайте вопросы в комментариях, а я объясню вам свою точку зрения.

Полезные товары

Messen von Spannungen — National Instruments

1. Überblick zu Spannungsmessungen

Spannung ist die Differenz des elektrischen Potentials zwischen zwei Punkten einer elektrischen oder elektronischen Schaltung, die in der Einheit Volt ausgedrückt wird. Mit Spannung wird die Potentielle Energie eines elektrischen Felds gemessen, mit der ein elektrischer Strom в einem elektrischen Leiter verursacht wird.

Die meisten Messgeräte können Spannungswerte messen.Zwei gängige Messungen sind die Messung von Gleichspannung (DC) und Wechselspannung (AC).
Spannungsmessungen sind zwar die einfachsten der unterschiedlichen Arten analoger Messungen, doch haben sie besondere Anforderungen aufgrund von Störeinflüssen (Rauschen).

Nach oben

2. Durchführung einer Gleichspannungsmessung

Obwohl viele Sensoren Gleichspannungen ausgeben, die mit einem Multimeter или einem Datenerfassungsgerät gemessen werden können, liegt der Hauptaugenmerk dieses Artikels auf allgemeinen Gleichspanchanungsmessungennges bends.

Grundlagen der Spannungsmessung

Um das Vorgehen beim Messen von Spannungen zu verstehen, muss bekannt sein, wie die Messung durchgeführt wird. Spannung ist im Prinzip die Differenz im elektrischen Potential zwischen zwei Punkten in einer elektrischen Schaltung. Es besteht jedoch Verwirrung darüber, wie ein solcher Bezugspunkt für die Messung festgelegt wird. Der Bezugspunkt der Messung ist der Spannungspegel, auf den für die Messung Bezug genommen wird.

Methoden zum Ermitteln des Bezugspunks

Es gibt zwei Methoden zum Messen von Spannungen: massebezogen und дифференциация.

Massebezogen Spannungsmessungen

Eine Methode besteht darin, die Spannung in Bezug auf einen gemeinsamen Erdungspunkt zu messen. Oft sind diese «Erdungen» стабильный и неповторимый und liegen gewöhnlich um 0 V. Der Begriff «Erdung» stammt ursprünglich von der üblichen Vorgehensweise, sicherzustellen, dass das Spannungspotential bei indem ver.

Die massebezogenen Eingangsanschlüsse können für jeden Kanal genutzt werden, der folgende Bedingungen erfüllt:

  • Das Eingangssignal ist größer als 1 V.
  • Die Leitungen, die das Signal mit dem Gerät verbinden, sind länger als 3 m.
  • Das Eingangssignal darf einen gemeinsamen Bezugspunkt mit anderen Signalen haben.

Die Bezugsmasse wird entweder vom Gerät bereitgestellt, das die Messung durchführt, oder von dem externen Signal, das gemessen wird.Wird der Bezug durch das Gerät bereitgestellt, heißt diese Konfiguration «Referenced Single-Ended Mode» (RSE, massebezogenes Messen), und wenn sie durch das Signal bereitgestellt wird, spricht man vom «Non Referenced Single-Ended Mode» (NRSE, nrs Мессен).

Die meisten Messgeräte bieten ähnliche Pin-Konfigurationen für das Messen von analogen Eingangssignalen. In der folgenden Abbildung wird diese Art der Messung mit einem CompactDAQ-Chassis и einem Analogeingangsmodul des Typs NI 9205 dargestellt (vgl.Abbildung 1).


Abbildung 1. Шасси CompactDAQ с аналоговым модулем типов NI 9205

In Abbildung 2 wird der Anschlussplan für RSE-Spannungsmessungen unter Einsatz eines Chassis des Typs NI cDAQ-9178 und des Moduls NI 9205 sowie die Pinbelegung des Moduls gezeigt. Контакт 1 находится в канале «Аналоговый вход 0» и контакт 17 используется для вывода информации.


Аббилдунг 2.Односторонний режим с привязкой к земле (massebezogenes Messen)

In Abbildung 3 sehen Sie den Anschlussplan für NRSE-Spannungsmessungen mit Hilfe eines cDAQ-9178-Chassis mit einem Modul des Typs NI 9205. In der Abbildung entspricht Pin 1 dem Kanal Input «Analog Input 0″ and Analog Pin dem entspricht Смысл». Dieser Kanal stellt insbesondere für NRSE-Messungen den Bezug zur Masse der Signalquelle her.


Abbildung 3.Односторонний режим без ссылки (nicht massebezogenes Messen)

Messung дифференциал. Spannungen

Eine weitere Möglichkeit der Spannungsmessung besteht darin, die «diffelle» Spannung zwischen zwei unterschiedlichen Punkten in einer elektrischen Schaltung zu bestimmen. Zum Messen der Spannung an einem Widerstand z. B. wird die Spannung an beiden Enden des Widerstands gemessen. Die Differenz zwischen den Spannungen ist die Spannung am Widerstand.In der Regel sind Messungen дифференциатор Spannungen hilfreich beim Bestimmen der Spannung, die über einzelnen Elementen einer Schaltung «abfallen», или падает die Signalquellen verrauscht sind.

Differentielle Eingangsanschlüsse sind besonders geeignet für einen Kanal, der eine der folgenden Bedingungen erfüllt:

  • Das Eingangssignal ist kleiner als 1 V.
  • Die Leitungen zwischen Gerät und Signalquelle sind länger als 3 m.
  • Für das Eingangssignal ist ein separater Massebezugspunkt oder ein отделяет Rücksignal erforderlich.
  • Die Signalleitungen verlaufen durch verrauschte Umgebungen.

In Abbildung 4 sehen Sie den Anschlussplan für eine дифференциация Spannungsmessung mit Hilfe eines cDAQ-9178-Chassis mit einem Modul des Typs NI 9205. In der Abbildung entspricht Pin 1 dem Kanal «Analog Input 0» and Kannts Prich Ввод 8 “.

Bei der Messung diffeller Spannungen ist das negative Signal mit dem analogen verbunden, das direkt dem analogen Kanal gegenüber liegt, der mit dem positiven Signal verbunden ist.Beispielsweise würde «Аналоговый вход 0» с положительным сигналом и «Аналоговый вход 8» с отрицательным сигналом sowie «Аналоговый вход 1» с положительным значением Singnalen и «Аналоговый вход 9» с отрицательным сигналом usw. verbunden werden. Der Nachteil der diffellen Spannungsmessung besteht darin, dass die Anzahl der Kanäle für die Messung analoger Eingangssignale praktisch um die Hälfte reduziert wird.


Аббилдунг 4.Messung дифференциатор Spannungen

Артен фон Сигналквеллен

Vor Konfigurierung der Eingangskanäle und Herstellung der Signalverbindungen muss festgelegt werden, ob die Signalquelle geerdet ist oder nicht.

Erdfreie Signalquellen

Eine erdfreie Signalquelle ist nicht mit dem Erdungssystem des Gebäudes verbunden, sondern besitzt einen isolierten Massebezugspunkt. Zu den erdfreien Signalquellen gehören z. B. Ausgangsspulen von Transformatoren, Thermoelemente, batteriebetriebene Geräte, Ausgänge von optischen Isolatoren und Isolationsverstärker.Ein Messgerät oder eine Vorrichtung mit isoliertem Ausgang ist eine erdfreie Signalquelle. Die Bezugsmasse eines erdfreien Signals muss mit der Erdung des Geräts verbunden sein, um einen lokalen Bezugspunkt für das Signal auf dem Gerät herzustellen. Anderenfalls schwankt das gemessene Eingangssignal, da sich die Quelle außerhalb des Gleichtakteingangsbereichs bewegt.

Geerdete Signalquellen

Eine geerdete Signalquelle ist mit der Erdungsanlage eines Gebäudes verbunden, somit ist sie bereits mit einem gemeinsamen Erdungspunkt in Bezug auf das Gerät verbunden, vorausgesetztlos, dass das Diesel das die Messgerät ansen.В этой категории упали z. B. nicht isolierte Ausgänge von (Mess-) Geräten, die mit dem Stromnetz des Gebäudes verbunden sind. Die Erdpotentialdifferenz zwischen zwei Messgeräten, die an dasselbe Stromnetz eines Gebäudes angeschlossen sind, legt in der Regel zwischen 1 и 100 мВ. Венн Кабель ин-дер-Гебауде, установка nicht ordnungsgemäß angeschlossen sind, kann der Unterschied größer sein. Wenn eine geerdete Signalquelle falsch angeschlossen wird, kann sich diese Differenz als Messfehler bemerkbar machen.Folgen Sie den Anleitungen zum Anschließen geerdeter Signalquellen, um die Differenz des Massepotentials zum gemessenen Signal aufzuheben.

In Abbildung 5 sehen Sie verschiedene Arten von Signalquellen sowie die optimalen Anschlusspläne basierend auf der Individualuellen Messmethode. В Abhängigkeit der Art des Signals kann eine bestimmte Methode der Spannungsmessung zu einem besseren Ergebnis als eine andere Methode führen.

By selecting appropriately between differential and reference-single-ended signal connections, you can make more accurate voltage measurements and avoid ground loops.
Abbildung 5. Gängige Signalquellen im Vergleich zu empfohlenen Eingangskonfigurationen

Mehr zu Учет полевой проводки и шума для аналоговых сигналов.

Messungen hoher Spannungen und Isolierung

Bei der Messung hoher Spannungen sind viele Sachverhalte zu berücksichtigen. Wenn ein Datenerfassungssystem eingerichtet wird, sollte die erste Überlegung der Sicherheit des Systems gelten. Das Durchführen von Hochspannungsmessungen kann für die Gerätschaften, den Prüfling und sogar für Sie und Ihre Kollegen gefährlich werden. Um zu gewährleisten, dass ein System sicher ist, sollte über isolierte Messgeräte eine Isolationsschicht zwischen dem Anwender und den gefährlichen Spannungen eingebaut werden.

Die Isolierung sorgt für die elektrische und Physikalische Trennung von zwei Teilen eines Messgeräts und kann in elektrische Isolierung und Sicherheitsisolierung unterteilt werden. Bei der elektrischen Isolierung werden Masseleitungen zwischen zwei elektrischen Systemen getrennt. Bei der elektrischen Isolierung werden Masseschleifen unterbrochen, der Gleichtaktbereich des Datenerfassungssystems vergrößert und die Masseleitung mit einem Erdungssystem verbunden.Der Begriff Sicherheitsisolierung bezieht sich auf bestimmte Anforderungen zum Schutz von Personen vor gefährlichen Spannungen. Gleichzeitig wird vermieden, dass hohe Spannungen und Transientenspannungen eines elektrischen Systems auf andere elektrische Systeme übertragen werden, mit denen Anwender in Berührung kommen könnten.

Das Einbeziehen von Isolierung in ein Datenerfassungssystem hat drei primäre Funktionen: Verhinderung von Masseschleifen, Unterdrückung von Gleichtaktspannungen und Gewährleistung der Sicherheit.

Mehr zu Типы изоляции и соображения при проведении измерений.

Masseschleifen

Masseschleifen sind die häufigste Ursache für Rauschen bei Datenerfassungsanwendungen. Sie treten auf, wenn zwei verbundene Anschlüsse in einer Schaltung unterschiedliche Massepotentiale haben, was dazu führt, dass Strom zwischen den beiden Punkten fließt. Die lokale Erdung eines Systems kann mehrere Volt über oder unter der Erdung des nächsten Gebäudes liegen und Blitzeinschläge in der Nähe können den Unterschied auf mehrere hundert oder tausend Volt ansteigen lassen.Diese zusätzliche Spannung selbst kann zu erheblichen Fehlern bei der Messung führen, doch der Strom, der sie verursacht, kann zudem Spannungen in nahegelegene Leitungen einkoppeln. Diese Fehler können als Transienten oder periodische Signale в Erscheinung treten. Wenn beispielsweise eine Masseschleife mit Wechselstromleitungen mit 60 Hz gebildet wird, erscheint das unerwünschte Wechselstromsignal als ein periodischer Spannungsfehler in der Messung.

Beim Vorhandensein von Masseschleifen gleicht die gemessene Spannung, U m , der Summe der Signalspannung, U s , und der Potentiellen Differenz, U g , die zwisdelem der sischen der. vgl.Abbildung 6). Dieses Potential ist im Allgemeinen keine Gleichspannung. Aus diesem Grund erhält man ein verrauschtes Messsystem, in dessen Messungen häufig Netzfrequenzkomponenten (60 Hz) auftauchen.


Abbildung 6. Eine geerdete Signalquelle, gemessen mit einem
massebezogenen System, führt zu Masseschleifen

Um Masseschleifen zu vermeiden, sollte sichergestellt werden, dass nur eine Bezugsmasse im Messsystem vorhanden ist. Альтернативное решение для изолированного программного обеспечения Verwendet Werden.Der Einsatz изолятор Аппаратные средства Мачт ден Pfad zwischen der Masse der Signalquelle und dem Messgerät überflüssig, sodass dann kein Strom zwischen mehreren Erdungspunkten fließt.

Bei der bereits genannten NI-CompactDAQ-Konfiguration bietet das Analogseingangsmodul NI 9229 eine Kanal-zu-Kanal-Isolierung von 250 V.

NI 9229
Abbildung 7. Аналог NI 9229 mit Kanal-zu-Kanal-Isolierung

Gleichtaktspannung

Bei einer idealen дифференциация Messung spielt nur der Potentialunterschied zwischen dem positiven (+) and dem negativen (-) Eingang eine Rolle.Die Differenceelle Spannung ist das gewünschte Signal. Es kann jedoch ein unerwünschtes Signal vorhanden sein, das beiden Seiten eines diffellen Schaltkreispaares gemeinsam ist. Diese Spannung wird als Gleichtaktspannung bezeichnet. Ein ideales diffelles Messsystem unterdrückt Gleichtaktspannungen, anstatt sie zu messen. Bei realen Geräten gibt es verschiedene Einschränkungen, wie Gleichtaktspannungsbereich und -verhältnis, durch welche die Unterdrückbarkeit von Gleichtaktspannungen beginzt ist.

Der Gleichtaktspannungsbereich ist Definiert als die maximal zulässige eingangsseitige Spannungsschwankung gegenüber der Masse des Messsystems. Bei Überschreitung dieses Bereichs kommt es nicht nur zu Messfehlern, sondern das Gerät kann auch Schaden nehmen.

Mit der Gleichtaktunterdrückungsrate wird die Möglichkeit eines Messsystems bezeichnet, Gleichtaktspannungen zu unterdrücken. Verstärker mit höheren Gleichtaktunterdrückungsraten unterdrücken Gleichtaktspannungenffektiver.

In einem nicht изолирующий дифференцированный Messsystem обеспечивает лучшее погружение в электрическую сеть в Schaltung zwischen dem Ein- und dem Ausgang. Итак, können die elektrischen Eigenschaften des Verstärkers den Pegel der Gleichtaktsignale beginzen, die am Eingang eingespeist werden. Mit Hilfe von Trennverstärkern wird der leitende elektrische Pfad beseitigt und die Gleichtaktunterdrückungsrate stark erhöht.

Isolierungstopologien

Kenntnisse der Isolierungsarchitektur eines Geräts sind bei der Konfiguration eines Messsystems von entscheidender Bedeutung.Die Kosten und Geschwindigkeiten varieren je nach Architektur.

Канал-зу-Канал

Die robusteste Isolalierungsarchitektur ist die Isolierung jedes einzelnen Kanals. Bei dieser Architektur sind all Kanäle untereinander und von anderen nicht isolierten Systemkomponenten getrennt. Jeder Kanal verfügt zudem über eine eigene isolierte Stromversorgung.

Hinsichtlich der Geschwindigkeit stehen verschiedene Architekturen zur Auswahl. Die schnellere Lösung приносит дер Einsatz eines Trennverstärkers mit einem A / D-Wandler pro Kanal, weil auf all Kanäle parallel zugegriffen werden kann.Bei den Analogeingangsmodulen NI 9229 und NI 9239 ist jeder Kanal einzeln isoliert, um höchste Messgenauigkeit zu gewährleisten.

Für eine kostengünstigere Architektur, die jedoch auch langsamer ist, wird jeder isolierte Eingangskanal in einen einzigen A / D-Wandler gemultiplext.

Eine weitere Methode zur Bereitstellung einer kanalweisen Isolierung ist der Einsatz einer gemeinsamen isolierten Stromversorgung für all Kanäle. In diesem Fall ist der Gleichtaktbereich der Verstärker auf die Versorgungsleiste dieser Stromversorgung beschränkt, sofern keine Front-End-Spannungsteiler verwendet werden.

Каналбанк

Eine weitere Isolierungsarchitektur ist die Anordnung der Kanäle в Kanalbänken. Dabei werden mehrere Kanäle zu Gruppen mit einem gemeinsamen Trennverstärker zusammengefasst. In Dieser Isolierungsarchitektur ist die Abweichung der Gleichtaktspannung zwischen den einzelnen Kanälen auf einen bestimmten Wert festgelegt. Jedoch werden zwischen den Kanalbänken und den nicht isolierten Komponenten des Messsystems starke Änderungen der Gleichtaktspannung толерант.Einzelne Kanäle sind nicht изолирт, wohingegen Kanalbänke gegen andere Bänke und gegen Masse isoliert sind. Bei dieser Anordnung handelt es sich um eine kostengünstigere Variante, da hierbei mehrere Kanäle von einem Trennverstärker profitieren und von einer Stromversorgung gespeist werden.

Die meisten Analogeingangsmodule der C-Serie von NI, wie beispielsweise die Module NI 9201 und NI 9221, sind bankweise isoliert und ermöglichen genaue Analogmessungen bei geringeren Kosten.

Дарстеллен фон Мессунген в NI LabVIEW

Ist der Sensor an das Messgerät angeschlossen, können Daten mit der grafischen Programmiersoftware LabVIEW wie gewünscht dargestellt und analysiert werden (vgl.Abbildung 8).

With LabVIEW, you can take voltage measurements from your data acquisition hardware with a few simple icons and wires.
Abbildung 8. Spannungsmessung mit LabVIEW

Nach oben

3. Nächste Schritte

Sehen Sie sich den Интернет-конференция «Изучение сбора данных» an. Лернзиле:

  • Die Hauptkategorien von Datenerfassungsgeräten und die Auswahl eines geeigneten Geräts für Ihre Anwendung
  • Erfassen, Analysieren und Darstellen von Daten mit NI LabVIEW

.

Измерение тока и напряжения — HomoFaciens



Новости
Проект
Технологии
РобоСпатиум
Делать вклад
Предметный указатель
Скачать
Ответы
Игры
Советы по покупкам
Связаться с нами


<<< Осциллограф температуры >>>

Видео о цифровых мультиметрах


Функции

Цифровые мультиметры объединяют несколько измерительных функций в одном устройстве; обычно эти инструменты предназначены для измерения сопротивления, тока и напряжения.

Измерение сопротивления

Resistance measurement
Рисунок 1:
Цифровой мультиметр измеряет сопротивление, пропуская постоянный ток через тестируемое устройство и масштабируя указанное падение напряжения до соответствующего значения сопротивления. Величина тока зависит от набранного диапазона измерения. Чем выше диапазон, тем меньше ток проходит через тестируемое устройство, потому что в противном случае для генерации большого тока через устройство с высоким сопротивлением потребовалось бы высокое напряжение.Для измерения сопротивления требуется электрическая энергия, которую обеспечивает внутренняя батарея мультиметра.
Какой кабель подключается к положительной или отрицательной клемме внутренней батареи, зависит от используемого мультиметра. Сопротивление таких устройств, как диоды, зависит от полярности приложенного напряжения и т. Д. От расположения измерительных проводов, и не имеет значения при проверке омических резисторов.
Если установлено значение измерения сопротивления 2 кОм, мультиметр, используемый в видео, может показывать падение напряжения на диоде с прямым смещением.Черный измерительный провод должен быть подключен к катоду проверяемого диода, а красный измерительный провод — к аноду. Если соединение перевернуто, отображается единичная 1.
Особым видом измерения сопротивления является проверка целостности цепи. Если задана эта функция, встроенный зуммер срабатывает всякий раз, когда сопротивление меньше 1,5 кОм, поэтому измерения можно проводить, не глядя на дисплей. Эта функция полезна при проверке трансформаторов или обмоток электродвигателя.
Никогда не измеряйте сопротивление цепей под напряжением! Во-первых, обнаруженное значение будет искажено из-за напряжения, приложенного к мультиметру, а во-вторых, могут быть повреждены устройства цепи или мультиметр. Неправильная полярность может вызвать повреждение интегральных схем (например, операционных усилителей, микроконтроллеров)!
Если установлено измерение сопротивления, мультиметр также называется Омметр .

Измерение напряжения

Voltage measurement
Рисунок 2:
При использовании мультиметра с поворотным переключателем, установленным на измерение напряжения, устройство также называется , вольтметр .Напряжение всегда измеряется между двумя точками в системе. Обычно в качестве одной из точек используется общий опорный потенциал, такой как земля системы, и к этой точке подключается черный измерительный провод. Разность потенциалов между контрольной точкой и потенциалом на конце красного щупа отображается мультиметром. При измерении напряжения вы должны знать, какое это напряжение: постоянное или переменное. Расположение измерительных проводов имеет значение при регистрации постоянного напряжения. Отображаемое значение мультиметра отрицательное, если красный измерительный провод подключен к нижнему потенциалу (отрицательной клемме).Обычно черный измерительный провод подключается к отрицательной клемме, а красный измерительный провод используется для индикации разности потенциалов в нескольких точках на плате или в электрической цепи. Разницу потенциалов можно обнаружить не только на источнике напряжения, но и на устройстве в электрической цепи. Для этого мультиметр необходимо подключить параллельно к тестируемому устройству.

Измерение тока

Shunt resistor
Рисунок 3:
При использовании мультиметра с поворотным переключателем, установленным на измерение тока, устройство также называется Амперметр .В принципе, измерение тока — это измерение напряжения. Ток проходит через резистор с точно известным сопротивлением, и обнаруженное падение напряжения на устройстве масштабируется до соответствующего значения тока. Чем выше ток, тем ниже должно стать сопротивление считывания, поскольку резистор, в свою очередь, влияет на измерение, как мы увидим позже. Для измерений выше 200 мА между средним и левым разъемом мультиметра помещается перемычка. Этот специальный путь с низким сопротивлением называется шунтирующим резистором .Конструкция позволяет току обходить крошечные контакты поворотного переключателя. Эти тонкие полосковые проводники не выдержат тока выше одного ампера.

Current measurement
Рисунок 4:
Чтобы иметь возможность измерять токи, мультиметр необходимо подключить последовательно к устройству или цепи, которую необходимо обнаружить. Чтобы вставить мультиметр, цепь необходимо разомкнуть. Как и при измерениях сопротивления и напряжения, определение тока следует начинать с максимально возможного диапазона.Таким образом, поворотный переключатель должен быть установлен на диапазон 10 А, а красный измерительный провод должен быть подключен к левому разъему, чтобы включить сильноточный шунт. Если обнаруженный ток ниже 200 мА, вы можете перейти к более низкому диапазону. Для включения более низкого диапазона тестируемая цепь должна быть отключена от источника напряжения, красный измерительный провод должен быть повторно вставлен в правый разъем, а поворотный переключатель должен быть установлен на диапазон 200 мА. При измерении тока необходимо отключить тестируемую цепь от источника питания перед поворотом поворотного переключателя.Во время процедуры переключения ток, протекающий через поворотный переключатель мультиметра, прерывается на короткий промежуток времени, что может вызвать высокие пики напряжения на переключающих контактах, если в тестируемую цепь включены индукторы.

Осторожно!

Что может пойти не так, пойдет не так! Некоторые моменты, которые следует учитывать при работе с цифровым мультиметром:

Arc
Рисунок 5:
1.) Напряжение более 50 В обычно может вызвать опасное протекание тока через человека, касающегося неизолированных кабелей цепи! Умножители напряжения или индуктивные устройства (электродвигатели, индукторы) могут вызывать опасные напряжения, даже если цепь подключена к источнику питания с напряжением менее 50 В!

Short circuit 1
Рисунок 6:
2.) Переключите переключатель диапазона на соответствующую функцию (напряжение, ток или сопротивление) ПЕРЕД подключением мультиметра к проверяемой цепи. Устройства тестовой схемы или мультиметра могут быть повреждены при изменении функции при подключенном мультиметре. При переключении на измерение сопротивления мультиметр подключает измерительные провода к внутреннему источнику напряжения. Подробности см. В описании выше.

Short circuit 2
Рисунок 7:
3.) При переключении на измерение тока внутреннее сопротивление мультиметра очень низкое, поэтому существует опасность короткого замыкания проверяемой цепи! Если включен сильноточный шунт (красный измерительный провод подключен к разъему 10A), мультиметр не защищен предохранителями от высоких токов!


4.) Если измеряемое значение заранее неизвестно, установите переключатель диапазона в положение наивысшего диапазона и уменьшайте его до достижения наилучшего разрешения.

Внутреннее сопротивление

Чтобы обеспечить обнаружение напряжения, аналого-цифровой преобразователь цифрового мультиметра должен быть подключен параллельно к цепи или устройству, которое проверяется посредством того, какой ток проходит через этот измерительный прибор. Величина тока зависит от падения напряжения на мультиметре и внутреннего сопротивления аналого-цифрового преобразователя.Чем ниже внутреннее сопротивление мультиметра, тем выше (нежелательный) ток, протекающий через прибор, поэтому внутреннее сопротивление мультиметра должно быть высоким при настройке на функцию вольтметра.
При измерении тока мультиметр подключается последовательно к проверяемой цепи или устройству. Ток проходит через резистор с точно известным сопротивлением, и обнаруженное падение напряжения на устройстве масштабируется до соответствующего значения тока. Внутреннее сопротивление должно быть низким при работе амперметра.
Переключив один мультиметр на измерение сопротивления, а второй, который является тестируемым мультиметром, на измерение напряжения или тока, мы можем напрямую определить внутреннее сопротивление второго мультиметра. На видео были зафиксированы следующие значения:

Функция / диапазон Сопротивление Замечание
Напряжение постоянного тока 600 В 1002кОм * (1 ± 12)
Напряжение постоянного тока 200 В 1009кОм * (1 ± 12)
Напряжение постоянного тока 20 В 1002кОм * (1 ± 12)
Напряжение постоянного тока 2 В 1005кОм * (1 ± 12)
Напряжение постоянного тока 200 мВ 1004кОм * (1 ± 12) Значительное отклонение от косвенно обнаруженного значения (см. Ниже).
Постоянный ток 200 мА 1,5 Ом * (1 ± 0,3)
Постоянный ток 20 мА 10,6 Ом * (1 ± 0,4)
Постоянный ток 2 мА 100.6 Ом * (1 ± 0,8)

Detecting the input resistance
Рисунок 8:
Используя три мультиметра, можно определить внутреннее сопротивление тестируемого мультиметра путем измерения падения напряжения и тока, протекающего через устройство. Результаты серии тестов, записанные в видео, перечислены в таблице ниже:

Диапазон / функция напряжение ток Сопротивление
(рассчитано)
Замечание
Напряжение постоянного тока 600 В 11.50 В * (1 ± 0,08) 0,012 мА * (1 ± 0,002) 958 кОм
Напряжение постоянного тока 200 В 11,50 В * (1 ± 0,08) 0,011 мА * (1 ± 0,002) 1045 кОм
Напряжение постоянного тока 20 В 11.50 В * (1 ± 0,08) 0,011 мА * (1 ± 0,002) 1045 кОм
Напряжение постоянного тока 2 В 11,50 В * (1 ± 0,08) 0,012 мА * (1 ± 0,002) 958 кОм
Напряжение постоянного тока 200 мВ 11.50 В * (1 ± 0,08) 0,019 мА * (1 ± 0,002) 605 кОм Значительное отклонение от непосредственно обнаруженного значения (см. Выше).
Постоянный ток 200 мА 0,017 В * (1 ± 0,002) 13.68 мА * (1 ± 0,09) 1,2 Ом Используйте диапазон 200 мВ, чтобы получить более высокую точность.
Постоянный ток 20 мА 0,141 мВ * (1 ± 0,003) 13,68 мА * (1 ± 0,09) 10,3 Ом Используйте диапазон 200 мВ, чтобы получить более высокую точность.
Постоянный ток 2 мА 1,376 В * (1 ± 0,009) 13,68 мА * (1 ± 0,09) 100,6 Ом

Внутреннее сопротивление при установке на функцию постоянного напряжения составляет около 1 МОм, следовательно, ток равен 0.001 мА на вольт проходит через измерительный прибор. При определении падения напряжения на устройствах с высоким сопротивлением с помощью мультиметра на тестируемую цепь всегда влияет ток, протекающий через прибор:
Input resistance at voltage divider Рисунок 9:
Схема, изображенная здесь, состоит из делителя напряжения и батареи:
U Бат = 12В
R 1 = 1 МОм
R 2 = 220 кОм

Для падения напряжения на двух резисторах:

Input resistance at voltage divider

и

Input resistance at voltage divider

Для U 2 получаем уравнение (1):

Input resistance at voltage divider

С батареей напряжение 12В получаем 2.16 В через 2 рандов и 9,84 В через 1 рандов. Чтобы определить падение напряжения на R 1 , мультиметр необходимо подключить параллельно этому устройству. Тип мультиметра, использованный в видео, имеет внутреннее сопротивление 1 МОм при настройке на измерение напряжения, что дает эквивалентную схему:

Total resistance of resistor ant voltmeter Рисунок 10:
Общее сопротивление R 1 и R V рассчитывается с использованием [3.12]:

Total resistance of resistor ant voltmeter

. Мы получаем 500 кОм для R X , и, подставляя это значение в уравнение (1), мы получаем падение напряжения 3.67 В на R 2 и всего 8,33 В на R X . При включении мультиметра параллельно верхнему резистору общее сопротивление R 2 (220 кОм) и мультиметра (1 МОм) составляет 180 кОм. Обнаруженное падение напряжения на R 2 составляет всего 1,83 В. Согласно измерениям, общее напряжение U 1 + U 2 составляет всего 10,16 В, что на 1,84 В ниже выходного напряжения батареи. Тестируемая цепь четко управляется измерением!

Аналогичная проблема возникает при выполнении измерений тока:

Input resistance at current measurements Рисунок 11:
Напряжение питания: 3.3В
R1 = 180 Ом
R2 = 100 Ом
R3 = 2 кОм

Ток, протекающий через R 1 , тем выше, чем ниже сопротивление R 1 по сравнению с сопротивлением R 2 :

Input resistance at current measurements

Общее сопротивление R 1 и R 2 составляет 64 Ом, поэтому мы получаем падение напряжения на 0,10 В на R1 и R2, используя уравнение (1). Для тока через R 1 получаем I 1 = 0,10 В / 180 Ом = 0.556 мА, а для тока через R 2 I 2 = 1 мА.
Если амперметр включен последовательно на R 1 , что позволяет измерять ток, общее сопротивление этой ветви цепи увеличивается. Общее сопротивление амперметра (100 Ом) и R 1 (180 Ом) составляет 280 Ом. Падение напряжения на R 1 и амперметре (которое идентично падению напряжения на R 2 ) увеличивается до 0,12 В, но ток, протекающий через R 1 и, следовательно, через амперметр, уменьшается до I 1 = 0.12 В / (180 Ом + 100 Ом) = 0,42 мА. Измерение тока также влияет на тестируемую цепь!

Точность

Как объясняется в главе, посвященной ошибкам наблюдений, всегда следует учитывать пределы погрешности измерительных приборов. Для мультиметров, использованных в видео, получаем:

Digital multimeter
Рисунок 12:

Напряжение постоянного тока
Диапазон разрешение Точность
200 мВ 0.1 мВ ± 0,5% ± 2 цифры
0,001 В ± 0,5% ± 2 цифры
20В 0,01 В ± 0.5% ± 2 цифры
200 В 0,1 В ± 0,5% ± 2 цифры
600 В ± 0,8% ± 2 цифры
Постоянный ток
Диапазон разрешение Точность
2 мА 0.001 мА ± 1% ± 2 цифры
20 мА 0,01 мА ± 1% ± 2 цифры
200 мА 0,1 мА ± 1.5% ± 2 цифры
10А 0,01 А ± 3% ± 2 цифры
Напряжение переменного тока
Диапазон разрешение Точность
200 В 0.1В ± 1,2% ± 10 цифр
600 В ± 1,2% ± 10 цифр
Сопротивление
Диапазон разрешение Точность
200 Ом 0.1 Ом ± 0,8% ± 3 цифры
2кОм 0,001 кОм ± 0,8% ± 2 цифры
20 кОм 0,01 кОм ± 0.8% ± 2 цифры
200 кОм 0,01 кОм ± 0,8% ± 2 цифры
2 МОм 0,001 МОм ± 1,0% ± 2 цифры
Температура
Диапазон разрешение Точность
-20 ° С — 0 ° С 1 ° C ± 10% ± 2 цифры
0 ° C — 400 ° C 1 ° C ± 1% ± 3 цифры
400 ° С — 1000 ° С 1 ° C ± 2%

Приведенная точность следующая:
Относительное отклонение отображаемого значения должно быть сначала рассчитано.Если выбран диапазон измерения постоянного напряжения 20 В и можно считать напряжение 10,00 В, относительная погрешность составит 10,00 В * 0,005 = 0,05 В. К процентной ошибке необходимо добавить две цифры. Цифра , строго говоря, наименьшая значимая цифра — это самый низкий десятичный разряд в показании. В диапазоне 20 В одна цифра соответствует 0,01 В, следовательно, две цифры соответствуют 0,02 В, таким образом, общее отклонение составляет ± 0,07 В, а истинное значение находится где-то между 9,93 и 10,07 В.
Если при использовании диапазона 600 В отображается 10 В, наименьший десятичный разряд соответствует 1 В.Одна цифра равна 1 В, поэтому мы должны учитывать отклонение до 2 В. Общее отклонение составляет 10 В * 0,008 + 2 В = 2,08 В. Истинное значение теперь составляет от 8 до 12 В. Оттуда всегда разумно переключать мультиметр на минимально возможный диапазон.

Измерение температуры

Temperature measurement
Рисунок 13:
Как объяснялось в предыдущей главе, для измерения температуры используется термопара. Снова обнаруживается напряжение и масштабируется до соответствующего значения температуры.Вода с небольшим количеством льда имеет температуру 0 ° C, а температура кипящей воды — 100 ° C, однако это значение зависит от атмосферного давления. Вы можете использовать эти две точки для калибровки датчика температуры. Согласно инструкции по эксплуатации, мультиметр, использованный в видео, способен определять температуру в диапазоне от -20 до + 1000 ° C.

Консультации по покупке

Cracked isolation
Рисунок 14:
Если вы собираетесь купить цифровой мультиметр, обратите внимание на инструменты с хорошим качеством сборки.Целью видеороликов был анализ электрических свойств малобюджетных устройств. Хотя точность приемлема, я заметил очень низкое механическое качество инструментов:
Чтобы заменить аккумулятор, необходимо ослабить два винта с пластмассовой резьбой и снять всю заднюю крышку. После нескольких замен резьба повреждается, и крышка не закрывается должным образом. Кроме того, изоляция домкратов треснула во время использования. Оба дефекта касаются изоляции мультиметра и при измерении высокого напряжения существует опасность для жизни!
Кабели очень хрупкие, поэтому один из них треснул внутри измерительного щупа, что привело к неточным показаниям мультиметра.Это может стать очень опасным, если вы полагаетесь на показания вашего мультиметра, предполагая, что неизвестная цепь не подключена к источнику напряжения, но вы просто не можете ее обнаружить.
Поворотный переключатель одного устройства не всегда вставляется правильно, что приводит к неправильным показаниям.
Поэтому неплохо потратить немного денег и купить инструмент хорошего качества. Вы всегда получаете то, за что платите.
Для любителей точность даже малобюджетных мультиметров достаточна, так что это несущественная проблема, которую следует учитывать.Какие функции должен обеспечивать ваш мультиметр, помимо измерения сопротивления, напряжения и тока, зависит от вас.

<<< Осциллограф температуры >>>


Новости
Проект
Технологии
РобоСпатиум
Делать вклад
Предметный указатель
Архивы
Скачать
Ответы
Игры
Ссылки
Советы по покупкам
Связаться с нами
Отпечаток


.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *