Что измеряет и показывает вольтметр

Устройство и принцип работы

Если говорить о принципе и схеме работы рассматриваемых приборов, то в их основе лежит закон Ома. Он гласит, что напряжение на сопротивлении является прямо пропорциональным току, который через него проходит. Любой базовый счетчик имеет разность потенциалов на клеммах, когда через него проходит ток.

У модели постоянного тока есть знаки полярности. Поэтому к верхней точке потенциала подключается клемма плюса, а к нижней – минуса. После этого прибор показывает пользователю напряжение. Отметим, что в приборе переменного тока знаки полярности отсутствуют, но его все равно можно настроить. При этом изделие следует параллельно подключить к нагрузке, для которой осуществляется измерение напряжения. Устройство с диапазоном высокого напряжения создается путем соединения сопротивления с механизмом измерения, имеющим полную шкалу напряжения.

Если говорить о самом устройстве, то не будет лишним рассмотреть стрелочные и электронные приборы. Стрелочный имеет шкалу с цифрами, а также стрелку-определитель, закрепленную на модуле, оснащенном обмоткой. Она, в свою очередь, насажена на ось, оборудованную постоянным магнитом. Когда через прибор проходит электрическое напряжение, то формируется электромагнитное поле, с которым осуществляется взаимодействие рамки. В результате этого происходит отклонение стрелки на определенное напряжением расстояние.

Цифровые модели вольтметров имеют специальный электронный дисплей, куда выводятся данные об измерениях, а также микросхему-контроллер, трансформирующую напряжение в цифровой сигнал. Такие устройства отличаются легкостью, надежностью, небольшими размерами и высокой точностью измерений. Но их стоимость будет выше, чем у стрелочных аналогов. Точность измерения в данном случае будет зависеть от качества преобразователя параметров в цифровой сигнал.

Устройство и принцип работы

Внутри цифровой амперметр состоит из нескольких главных функциональных узлов. Это компаратор и преобразователь напряжения, а также резисторы, цифровой процессор и устройство вывода данных на дисплей.

Компаратор выполняет функцию аналогово-цифрового преобразователя, конвертируя аналоговые данные о силе тока в цифровой сигнал. После эти данные отображаются на экране.

У амперметров с таким устройством есть ряд преимуществ перед старыми аналоговыми моделями. У последних, использующих традиционный отсчётный механизм со стрелкой, есть неудобная черта – показывать значение силы тока не сразу, а спустя какое-то время после включения в цепь. Цифровое устройство, напротив, выводит информацию без задержки. Его быстродействие зависит от мощности компьютера, который обрабатывает сигнал.

К плюсам цифровых устройств можно отнести также помехоустойчивость и высокую точность. Поскольку амперметры этого типа сейчас пользуются популярностью и устанавливаются во многих типах сетей, разработаны простые, удобные и универсальные схемы их установки.

Отсутствие необходимости калибровать прибор также является важным достоинством устройств на основе микроконтроллеров. Ведь традиционные стрелочные индикаторы, как и любые устройства механического типа, нуждались в периодической проверке шкалы на точность, настройке и калибровке.

Но их расширенные возможности имеют свою цену – эти амперметры требуют отдельного питания для электронных микросхем и дисплея, и стоят они дороже, чем аналоговые.

Как подключить амперметр в цепь постоянного тока

Для измерения показателей прибор подсоединяют к цепи последовательно. Сначала идет источник тока, далее — амперметр, затем потребитель.

Важно! Амперметр в цепи не устанавливают, если потребитель не подключен. Если замеряются показатели постоянного тока, то нужно использовать подходящий для этого прибор с клеммами разной полярности

К проводу, который идет от положительного полюса источника электроэнергии, подключают клемму со знаком плюс, и, наоборот — к проводу от отрицательного со знаком минус

Если замеряются показатели постоянного тока, то нужно использовать подходящий для этого прибор с клеммами разной полярности. К проводу, который идет от положительного полюса источника электроэнергии, подключают клемму со знаком плюс, и, наоборот — к проводу от отрицательного со знаком минус.

Подключение амперметра постоянного тока

Для подключения амперметра в цепь переменного тока полярность соблюдать не нужно:

Отличия в подключении

Схема цифрового амперметра

Любая схема цифрового амперметра включает микроконтроллер со встроенным АЦП (аналогово-цифровым преобразователем). Также она подразумевает вывод на светодиодный экран на жидких кристаллах. В конструкции такого амперметра используются резисторы различного сопротивления (в зависимости от диапазона измеряемой силы тока) и стабилизаторы (для селективных устройств). Жидкокристаллический дисплей и микроконтроллер в составе амперметра обычно объединены в так называемую цифровую измерительную головку (ЦИГ).

Такая головка работает на измерение как силы тока, так и уровня напряжения. Их основное преимущество перед традиционными индикаторами, используемыми в старых аналоговых устройствах – высокая точность, хотя цифровая измерительная головка и требует дополнительного источника питания.

К отдельной категории амперметров относится демонстрационный прибор для лабораторий и классов научных заведений, который отличается широким диапазоном измерений (0,01–9,99 А) и обычно имеет режим гальванометра.

Назначение и конструктивные особенности измерительных трансформаторов

Понижающие блоки используют в измерительно-вычислительных системах. Они имеют одну основную и несколько дополнительных катушек. Амперметры подключают во вторичную цепь, где первичный и вторичный токи прямо пропорциональны друг другу. Сила тока зависит количества витков и внутреннего сопротивления проволоки. Такое напряжение безопасно для обслуживающего персонала и позволяет проводить работы без риска для жизни.

Обмотки измерительных блоков выполнены на ферритовом стержне. При подаче напряжения на главную катушку генерируется магнитное поле, которое меняется в пространстве. Такие колебания порождают электродвижущую силу во второстепенных обмотках.