Измерение напряжения - самый распространенный тип измерений в радиолюбительской практике. Зная напряжения в контрольных точках любого устройства (от простейшего блока питания до телевизора) можно судить о его работоспособности или правильном функционировании. При наличии принципиальной схемы, мультиметра для измерений и понимании принципов работы транзисторов, микросхем и прочих элементов, поиск неисправностей в любом устройстве не составит труда. Кроме того, при создании любительских устройств без измерения напряжения практически не обойтись.

Рассмотрим основные принципы измерения напряжения. Для этого понадобится собрать простейшую схему (рисунок 1).



Рисунок 1.

Во-первых, для измерения напряжения в цепях постоянного тока следует учитывать полярность напряжения. Для вольтметров стрелочного типа при неправильном подключении стрелка отклонится в сторону нуля. Для цифровых мультиметров это не столь критично, поскольку для «отрицательного» напряжения перед значением будет указан «-».

Во-вторых, перед началом измерения напряжения стоит определить диапазон возможного изменения величины напряжения. В большинстве устройств измеряемое напряжение находится на уровне от 10мВ до 220В. Стоит отметить, что при установке диапазона мультиметра на 600В для измерения 200мВ будет трудно достичь требуемой точности показаний прибора. При измерениях напряжения стрелочными приборами диапазон измеряемых величин должен находиться в середине шкалы вольтметра. Если же измеряемая величина напряжения не известна, то мультиметр следует включать на максимально возможный уровень (чаще всего до 1000В), что убережет его от возможного выхода из строя.

Показания мультиметра (вольтметра)

Вернемся к рисунку 1. Определим по Закону Ома показания вольтметров для двух случаев. Суммарное сопротивление цепи составит 250 Ом (при последовательном соединении резисторов сопротивления складываются). Ток в цепи будет равен:

I = U / (R1 + R2) = 4,5 / (100 + 150) = 0,018 (А) = 180 (мА)


Падение напряжения на каждом из резисторов:

U1 = I * R1 = 0,018 * 100 = 1,8 (В),
U2 = I * R2 = 0,018 * 150 = 2,7 (В),


Именно такие показания напряжения и должен показать наш измерительный прибор.

Входное сопротивление мультиметра (вольтметра)

Для большинства современных мультиметров входное сопротивление составляет 10 кОм/В или 20 кОм/В. Влияние этого параметра на показания при измерении напряжения в цепи рассмотрим ниже. Для этого рассмотрим схему делителя напряжения (рисунок 2).



Рисунок 2

Сопротивления резисторов одинаковы и равны по 1кОм, напряжение питания равно 3В. Предположим, что измерения в цепи производятся вольтметром ТЛ4 с входным сопротивлением 10 кОм/В (или 30 кОм при Uвх=3В). Таким образом, при измерении напряжения, параллельно резистору подключен еще один резистор с сопротивлением 30кОм, а общее сопротивление при этом окажется 999,999 Ом. Благодаря этому на резисторе будет присутствовать незначительное искажение напряжения. Однако, если сопротивление резисторов будет не 1 кОм, а к примеру 1 МОм, то эквивалентное сопротивление при измерении напряжения вольтметром уже будет 29,1 кОм. При этом вольтметр покажет вместо ожидаемых 1,5В значение на уровне 0,085В.

Стоит отметить, что такие элементы в делителях напряжения практически не применяются, однако они явно указывают на недостатки вольтметров с малым значением входного сопротивления. Большинство мультиметров имеют входное сопротивление в несколько МОм, поэтому их влияние на измеряемые цепи практически нивелировано.

Измерение переменного напряжения

Все ранее описанные принципы измерения напряжения справедливы как для цепей постоянного тока, так и для цепей переменного тока. Однако переменное напряжение имеет еще два показателя – частота напряжения и его форма. Для современных мультиметров также указывается диапазон частот измеряемого переменного напряжения. Как известно, повсеместно распространены сети переменного тока с синусоидальной формой напряжения. Поэтому большинство мультиметров и стрелочных вольтметров рассчитаны именно на синусоидальное напряжение. При этом показаниям измерительных приборов будет соответствовать действующее значение напряжения в цепи. Для определения амплитудного значения напряжения необходимо воспользоваться формулой:

Uм = U * √2 = 1,41 * U


Указанная формула справедлива лишь для синусоидальной формы напряжения. Для измерения иных типов переменного напряжения следует применять осциллограф.




Всего комментариев: 0



Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]


Новости сайта ukrelektrik.com


Последние статьи ukrelektrik.com


Последние ответы на форуме ukrelektrik.com