Меню

Электронный вольтметр постоянного тока структурная схема



Структурные схемы и принцип действия электронных вольтметров

Обобщенная структурная схема вольтметра постоянного тока приведена на рис. 6.26, а. Она включает входное устройство, усилитель постоянного тока А1 и электромеханический измерительный прибор PV1. Входное устройство предназначено для создания высокого входного сопротивления, чтобы уменьшить влияние вольтметра на измеряемую цепь. Оно состоит из делителей напряжения – аттенюаторов, с их помощью изменяют пределы измеряемых величин. В некоторых вольтметрах входное устройство содержит эмиттерный повторитель (или истоковый – при использовании полевых транзисторов).

К УПТ предъявляются высокие требования: малый дрейф нуля, высокая стабильность усиления, малый уровень шумов. В вольтметрах постоянного тока высокой чувствительности входной сигнал преобразуется в переменный, усиливается и затем вновь преобразуется в напряжение постоянного тока.

Рис. 6.26. Структурная схема вольтметра переменного тока

Обобщенная структурная схема вольтметра переменного тока показана на рис. 6.26, б. Принцип действия такого вольтметра состоит в преобразовании переменного напряжения в постоянное, которое измеряется стрелочным электромеханическим прибором. В качестве преобразователя переменного напряжения в постоянное используются пиковые (амплитудные) детекторы, детекторы среднеквадратического и средневыпрямленного значения напряжения. Применение того или иного преобразователя переменного тока в постоянный определяет способность вольтметра измерять то или иное значение напряжения.

На обобщенной схеме показаны усилитель переменного напряжения А1 и УПТ А2, включенные после преобразователя VI. Однако в практических приборах применение обоих усилителей встречается очень редко. Используется либо додетекторное усиление, либо последетекторное.
В высокочувствительные измерители напряжения вводят усилители переменного напряжения, часто широкополосные с полосой пропускания от единиц герц до десятков мегагерц.

Для обеспечения широкой области рабочих частот вплотьдо 1 ГГц усилители переменного напряжения не применяют, а применяют усилители постоянного тока.

Цифровые вольтметры

В цифровых вольтметрах переменного напряжения используется аналоговое преобразование измеряемого переменного напряжения в постоянное. В импульсных цифровых вольтметрах находят применение специальные АЦП – амплитудно-временные преобразователи. В вольтметрах с уравновешивающим преобразованием используются соответствующие АЦП.

Цифровые вольтметры прямого преобразования более просты по устройству, но имеют меньшую точность. Их различают по используемому способу аналого-цифрового преобразования: с временным, временным с интегрированием и частотным преобразованием. Интегрирующие цифровые вольтметры, измеряющие среднее значение напряжения за время измерения, обладают повышенной помехозащищенностью. Структурная схема вольтметра (рис. 6.27) включает в себя входное устройство, устройство для определения полярности измеряемого напряжения, устройство для автоматического выбора измерения, АЦП, счетчик импульсов, преобразователь кодов (дешифратор) и цифровое отсчетное устройство. Входное устройство содержит делители напряжения и предназначено для расширения пределов измерения. Оно обеспечивает достаточно высокое входное сопротивление вольтметра. Устройство определения полярности измеряемого напряжения основано на определении последовательности срабатывания двух устройств сравнения. На первое подается пилообразное напряжение, принимающее значения от –U до +U, и измеряемое напряжение. Устройство срабатывает (выдает импульс) в момент равенства напряжений. Другое устройство сравнения срабатывает в момент равенства пилообразного напряжения нулю. Сигнал полярности подается в цифровое отсчетное устройство. Устройство автоматического выбора пределов измерения сравнивает измеряемое напряжение с набором напряжений и управляет делителем.

Цифровые вольтметры с уравновешивающим преобразованием строятся в основном по двум типам структурных схем: с использованием программирующего устройства и цифрового счетчика. В них измеряемое напряжение уравновешивается дискретно-изменяющимся компенсирующим образцовым напряжением. На рис. 6.28, а, б показаны эти структурные схемы.

Рассмотрим работу вольтметра, построенного по схеме с цифровым счетчиком (рис. 6.28, б). Тактовые импульсы поступают на цифровой счетчик через управляющее устройство, определяющее порядок заполнения ячеек. Счетчик изменяет состояние элементов преобразователя кода и компенсирующее напряжение. Измеряемое напряжение, поступающее на устройство сравнения, сравнивается с компенсирующим напряжением. В зависимости от знака этой разности на выходе устройства сравнения управляющее-устройство либо продолжает пропускать тактовые импульсы на счетчик, либо нет. Новый цикл измерений начинается с момента сбрасывания на нуль показаний счетчика. В этот же момент в исходное состояние приводится компенсирующее напряжение и на счетчик начинают поступать счетные импульсы.

Читайте также:  Масса обмотки двигателя постоянного тока

Источник

Структурные схемы и принцип действия электронных вольтметров

Обобщенная структурная схема вольтметра постоянного тока приведена на рис. 1,а. Она включает входное устройство, усилитель постоянного тока А1 и электромеханический измерительный прибор PV1. Входное устройство предназначено для создания высокого входного сопротивления, чтобы уменьшить влияние вольтметра на измеряемую цепь. Оно состоит из делителей напряжения – аттенюаторов, с их помощью изменяют пределы измеряемых величин. В некоторых вольтметрах входное устройство содержит эмиттерный повторитель (или истоковый – при использовании полевых транзисторов).

К УПТ предъявляются высокие требования: малый дрейф нуля, высокая стабильность усиления, малый уровень шумов.

В вольтметрах постоянного тока высокой чувствительности входной сигнал преобразуется в переменный, усиливается и затем вновь преобразуется в напряжение постоянного тока.

Обобщенная структурная схема вольтметра переменного тока показана на рис. 1,б. Принцип действия такого вольтметра состоит в преобразовании переменного напряжения в постоянное, которое измеряется стрелочным электромеханическим прибором. В качестве преобразователей переменного напряжения в постоянное используются пиковые (амплитудные) детекторы, детекторы среднеквадратического и средневыпрямленного значения напряжения. Применение того или иного преобразователя переменного тока в постоянный определяет способность вольтметра измерять то или иное значение напряжения.

На обобщенной схеме показаны усилитель переменного напряжения А1 и УПТ А2, включенный после преобразователя V1. Однако в практических приборах применение обоих усилителей встречается очень редко. Используется либо додетекторное усиление, либо последетекторное. В высокочувствительные измерители напряжения вводят усилители переменного напряжения, обычно широкополосные, с полосой пропускания от единиц герц до десятков мегагерц.

Для обеспечения широкой области рабочих частот вплотьдо 1 ГГц усилители переменного напряжения не применяют, а применяют усилители постоянного тока.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

Электронные вольтметры постоянного тока

Электронные вольтметры постоянного тока представляют собой сочетание входного делителя, усилителя постоянного тока и измерительного механизма магнитоэлектрической системы с отсчетным устройством.

Упрощенная структурная схема электронного вольтметра постоянного тока:

ВД – входной делитель, служит для расширения пределов измерений. ВД несколько снижает входное сопротивление прибора и служит источником дополнительных погрешностей.

УПТ – усилитель постоянного тока, предназначен для повышения чувствительности вольтметра по напряжению. Является усилителем мощности входного сигнала для приведения в действие измерительного механизма магнитоэлектрической системы.

ИМ – измерительный механизм с отчетным устройством.

Основной недостаток — дрейф нуля – самопроизвольное изменение выходного сигнала.

где KВД — коэффициент преобразования входного делителя

KУПТ — коэффициент преобразования усилителя постоянного тока

SU — чувствительность измерительного механизма по измеряемой величине (напряжению)

UX — измеряемое напряжение

1. сравнительно большая относительная погрешность (1-5%);

2. необходимость в стабилизированном источнике питания;

3. влияние смены элементов в схеме преобразования на градуировку шкалы прибора

Читайте также:  Переменный ток в химии

Электронные вольтметры переменного тока

Электронные вольтметры переменного тока для измерения напряжений в диапазоне частот от 1 герца до нескольких тысяч герц.

Импульсные электронные вольтметры предназначены для измерения одиночных и повторяющихся импульсных и импульсно-модулированных напряжений в диапазоне длительности от единиц наносекунд до десятков миллисекунд. Импульсные вольтметры применяются для измерения амплитудного значения напряжения переменного тока. Некоторые типы могут использоваться для измерения напряжения постоянного тока.

Основное отличие вольтметров переменного тока от вольтметров постоянного тока – наличие преобразователя переменного напряжения в постоянное. Этот преобразователь называется выпрямителем или детектором. В зависимости от него показания прибора могут быть пропорциональны среднему амплитудному либо действующему значению напряжения.

Электронные вольтметры переменного тока и импульсные вольтметры могут строиться по одной из схем:

Схемы различаются типом измерительного преобразования.

В вольтметрах первой модификации измеряемое переменное напряжение сначала преобразуется в постоянное напряжение, которое затем измеряется по схеме электронного вольтметра постоянного тока (УПТ и ИМ). Основной недостаток – низкая чувствительность.

В вольтметрах второй модификации измеряемое переменное напряжение сначала усиливается с помощью усилителя переменного тока, затем преобразуется в постоянное напряжение и измеряется по схеме электронного вольтметра постоянного тока. Вольтметры, выполненные по второй схеме, имеют более высокую чувствительность. Диапазон измеряемых напряжений может быть широким у обеих модификаций.

Тип детектора и структурная схема определяют принадлежность вольтметров обеих модификаций к вольтметрам амплитудного, среднеквадратического и средневыпрямленного напряжений.

Селективные вольтметры – электронные вольтметры, на входе которых предусмотрены специальные настраиваемые устройства. Предназначены для измерения высокочастотных напряжений в присутствии помех.

Универсальные – предназначены для измерения напряжения на постоянном и переменном токе. Кроме того позволяют измерять значение постоянного тока, сопротивление на постоянном токе и некоторые конструкции позволяют измерять частоту.

Структурная схема электронного универсального вольтметра:

В – переключатель рода работ

П, ПR – преобразователи

RX – измеряемое сопротивление

В зависимости от положения переключателя рода работ В, вольтметр работает по схеме вольтметра переменного тока с преобразователем П (положение 1) или вольтметра постоянного тока (положение 2).

В универсальных (комбинированных) вольтметрах часто предусматривается возможность измерения сопротивления RX. В таких вольтметрах имеется преобразователь ПR, выходное напряжении которого зависит от неизвестного сопротивления RX. Шкала прибора градуируется в единицах сопротивления. При измерении резистор с неизвестным сопротивлением подключается к входным зажимам преобразователя, а переключатель рода работ устанавливается в положение 3.

Фазочувствительные вольтметры – предназначены для измерения значений комплексных составляющих вектора напряжения первой гармоники на выходе устройства по отношению к вектору входного напряжения.

Измерители отношения напряжений – определяют отношение двух напряжений постоянного или переменного тока.

Преобразователи напряжений – преобразуют один вид напряжения в другой (переменное в постоянное). Не имеют отчетного устройства и могут применяться в составе измерительных установок, либо с другими приборами.

Дата добавления: 2018-08-06 ; просмотров: 767 ; Мы поможем в написании вашей работы!

Источник

Структурные схемы и принцип действия электронных вольтметров

Обобщенная структурная схема вольтметра постоянного тока приведена на рис. 1,а. Она включает входное устройство, усилитель постоянного тока А1 и электромеханический измерительный прибор PV1. Входное устройство предназначено для создания высокого входного сопротивления, чтобы уменьшить влияние вольтметра на измеряемую цепь. Оно состоит из делителей напряжения – аттенюаторов, с их помощью изменяют пределы измеряемых величин. В некоторых вольтметрах входное устройство содержит эмиттерный повторитель (или истоковый – при использовании полевых транзисторов).

Читайте также:  Является ли контурные токи реальными токами ветвей 1

К УПТ предъявляются высокие требования: малый дрейф нуля, высокая стабильность усиления, малый уровень шумов.

В вольтметрах постоянного тока высокой чувствительности входной сигнал преобразуется в переменный, усиливается и затем вновь преобразуется в напряжение постоянного тока.

Обобщенная структурная схема вольтметра переменного тока показана на рис. 1,б. Принцип действия такого вольтметра состоит в преобразовании переменного напряжения в постоянное, которое измеряется стрелочным электромеханическим прибором. В качестве преобразователей переменного напряжения в постоянное используются пиковые (амплитудные) детекторы, детекторы среднеквадратического и средневыпрямленного значения напряжения. Применение того или иного преобразователя переменного тока в постоянный определяет способность вольтметра измерять то или иное значение напряжения.

На обобщенной схеме показаны усилитель переменного напряжения А1 и УПТ А2, включенный после преобразователя V1. Однако в практических приборах применение обоих усилителей встречается очень редко. Используется либо додетекторное усиление, либо последетекторное. В высокочувствительные измерители напряжения вводят усилители переменного напряжения, обычно широкополосные, с полосой пропускания от единиц герц до десятков мегагерц.

Для обеспечения широкой области рабочих частот вплотьдо 1 ГГц усилители переменного напряжения не применяют, а применяют усилители постоянного тока.

ЦИФРОВЫЕ ВОЛЬТМЕТРЫ

В цифровых вольтметрах переменного напряжения используется аналоговое преобразование измеряемого переменного напряжения в постоянное. В импульсных цифровых вольтметрах находят применение специальные АЦП – амплитудно-временные преобразователи. В вольтметрах с уравновешивающим преобразованием используются соответствующие АЦП.

Цифровые вольтметры прямого преобразования более просты по устройству, но имеют меньшую точность. По используемому способу аналого-цифрового преобразования они бывают: с временным, временным с интегрированием и частотным преобразованием. Интегрирующие цифровые вольтметры, измеряющие среднее значение напряжения за время измерения, обладают повышенной помехозащищенностью. Входное устройство (рис. 2) содержит делители напряжения и предназначено для расширения пределов измерения. Оно обеспечивает достаточно высокое входное сопротивление вольтметра. Устройство определения полярности измеряемого напряжения основано на определении последовательности срабатывания двух устройств сравнения. На первое подается пилообразное напряжение, принимающее значения от –U до +U, и измеряемое напряжение. Устройство срабатывает (выдает импульс) в момент равенства напряжений. Другое устройство сравнения срабатывает в момент равенства пилообразного напряжения нулю. Сигнал полярности подается в цифровое отсчетное устройство. Устройство автоматического выбора пределов измерения сравнивает измеряемое напряжение с набором напряжений и управляет делителем.

Цифровые вольтметры с уравновешивающим преобразованием строятся в основном по двум типам структурных схем: с использованием программирующего устройства и цифрового счетчика. В них измеряемое напряжение уравновешивается дискретно-изменяющимся компенсирующим образцовым напряжением. На рис. 3,а,б показаны эти структурные схемы.

Рассмотрим работу вольтметра, построенного по схеме с цифровым счетчиком (рис. 3,б). Тактовые импульсы поступают на цифровой счетчик через управляющее устройство, определяющее порядок заполнения ячеек. Счетчик изменяет состояние элементов преобразователя кода и компенсирующее напряжение. Измеряемое напряжение, поступающее на устройство сравнения, сравнивается с компенсирующим напряжением. В зависимости от знака этой разности на выходе устройства сравнения управляющее устройство либо продолжает пропускать тактовые импульсы на счетчик, либо нет. Новый цикл измерений начинается с момента сбрасывания на нуль показаний счетчика. В этот же момент в исходное состояние приводится компенсирующее напряжение и на счетчик начинают поступать счетные импульсы.

Источник