Вольтметр: подключение, типы, принцип работы

Вольтметр: подключение, типы, принцип работы

Зачем нужен вольтметр в электрической цепи дома или квартиры?

Изношенность электросетей и оборудования на электростанциях — главная причина частых перепадов напряжения, которые могут спровоцировать выход из строя различной техники. Эти условия диктуют свои правила — теперь человеку необходимо отслеживать качество энергоснабжения. Вольтметр же стал незаменимым помощником при мониторинге энергобезопасности сети.

Компания DS Electronics выпускает цифровые вольтметры RBUZ V1 для однофазной и RBUZ V3 для трехфазной сети переменного тока. Постоянная индикация напряжения позволяет контролировать текущее значение в любой момент времени без каких-либо дополнительных манипуляций с прибором, а энергонезависимая память записывает максимальное и минимальное значения напряжения. Прибор устанавливается в щиток на стандартную DIN-рейку шириной 35 мм. Также стоит отметить, что в устройствах применяется алгоритм True RMS, обеспечивающий максимальную точность показаний.

Принцип действия и типы вольтметров

Исходя из принципа работы прибора, выделяют электромеханические и электронные вольтметры.

Работа электромеханических устройств основана на использовании магнитоэлектрического принципа. Вольтметр включает в себя постоянный магнит и стальной сердечник, а также алюминиевую рамку с обмоткой тонким проводом и прикрепленной стрелкой, которая помещена между магнитом и сердечником. При прохождении тока по проводу катушки возникает электромагнитное поле, которое отклоняет рамку со стрелкой, соприкасаясь с постоянным магнитным полем. Излишнее колебание стрелки мешает точному определению показаний устройства. Для стабилизации используют различного рода приспособления: индукционный демпфер, воздушный демпфер, систему противовесов и пр.

Электронные вольтметры, в свою очередь, подразделяются на аналоговые и цифровые. В аналоговых измерителях установлена система, которая преобразует входящее переменное напряжение в постоянное. Затем происходит его передача на специальный детектор, отклоняющий указатель, в зависимости от уровня измерений. Цифровые приборы оснащены контроллером, который преобразует аналоговое напряжение в цифровой код. Результаты замеров выводятся на специальный экран. Качество преобразователя непосредственно влияет на точность производимых замеров.

В зависимости от назначения выделяют следующие типы измерителей:

  • Постоянного и переменного тока — применяются для регистрации показаний в сетях соответственно с постоянным и переменным током.
  • Импульсные приборы используются для определения пиковых значений периодических импульсных сигналов.
  • Фазочувствительные устройства позволяют установить комплексное напряжение и его составляющие.
  • Селективные измерители применяются в лабораториях для изучения токов с переменным напряжением.
  • Универсальные — настраиваемые устройства, позволяющие производить различные замеры.

Также существует разделение по конструкции и способу применения:

  • стационарные — наиболее точные и чувствительные, имеют крупные габариты, устанавливаются на объектах, где нужен непрерывный мониторинг состояния электрической сети;
  • щитовые — монтируются в электрощитовые шкафы или на приборные панели, имеют небольшие габариты;
  • переносные — маленькие по размеру, имеют небольшой вес, благодаря чему мобильны и могут использоваться в различных местах.

При выборе устройства для измерения напряжения необходимо уделить внимание таким показателям:

  1. Внутреннее сопротивление. Для минимального воздействия измерительного устройства на электроцепь необходимо, чтобы его внутреннее сопротивление было как можно больше.
  2. Диапазон измеряемых напряжений. Стандартный вольтметр показывает напряжение от 10 mV до 1000 V. Для снятия показаний менее 10 милливольт используются милли- и микровольтметры, а выше 1000 вольт — киловольтметры.
  3. Точность определяет возможную погрешность устройства.

Как подключить вольтметр в электрическую цепь?

Чтобы обеспечить минимальное влияние высокого сопротивления прибора на измеряемые величины, необходимо параллельно подключить устройство в электрическую цепь. При подсоединении следует придерживаться полярности, т.к. это напрямую влияет на результаты измерений. Для удобства подключения измерители комплектуются специальными точечными электродами или зажимами.

У используемого измерителя должен быть необходимый диапазон частот. В противном случае возможны неприятные последствия: от неверных показателей до короткого замыкания и повреждения прибора.

Вольтметр необходим в условиях нестабильно работающих электросетей. Благодаря ему можно легко проконтролировать уровень напряжения в сети. Функция запоминания максимального и минимального значения, как в устройствах RBUZ V1 и RBUZ V3, поможет отследить скачки напряжения. Поэтому он является хорошим помощником при организации безопасного энергоснабжения в доме и квартире.

Общая информация

Напряжение (U) – это важный параметр электросети, что показывает отношение работы, которую совершило электрическое поле по передвижению заряда (А), к величине самого заряда (q):

Вольты являются единицей измерения электронапряжения.

Схематическое определение электрического напряжения

Вольтметр – измерительный прибор, который считывает электронапряжение в различных цепях и обладает большим сопротивлением. Вольтметры бывают различных видов:

  1. По назначению:
  • для переменного или постоянного электротока;
  • фазные;
  • импульсной чувствительности;
  • универсальные (многофункциональные);
  • селективного поиска частот.
  1. По методу установки:
  • стационарные;
  • автономные;
  • щитовые.
  1. По принципу измерения:
  • стрелочные;
  • цифровые;
  • статические.

Каждый из них имеет свои особенности по строению, принципу измерения и назначению, а также свой уникальный внешний вид.

Важно! На электрических схемах это измерительное устройство обозначается буквами «V» или «PV».

Подключение вольтметра

Напряжение на источнике питания или элементе цепи измеряется аппаратом, который подключается параллельно устройству.

Катушка прибора имеет низкое сопротивление, и при непосредственном включении в сеть ток будет большим. Для уменьшения потребляемого тока и влияния на электрическую сеть в цепь последовательно с аппаратом включаются добавочные сопротивления.

Важно! При включении вольтметра последовательно с нагрузкой он покажет напряжение источника питания с погрешностью из-за сопротивления нагрузки. Последовательно подсоединяют амперметр.

Постоянное напряжение

Способы измерения постоянного напряжения зависят от его величины:

  • до 1 милливольта – цифровыми и аналоговыми аппаратами со встроенным усилителем;
  • до 1000 вольт используют обычные аппараты различных систем;
  • свыше 1 кВ измерения производятся электростатическими приборами, предназначенными для работы в высоковольтных сетях или обычными, включёнными через делитель.

Увеличение предела измерения производится включёнием последовательно с прибором добавочного сопротивления Rдоб. Для увеличения предела в n раз общее сопротивление также необходимо увеличить в n раз и, учитывая сопротивление прибора Rпр, Rдоб=Rпр*(n-1). Показания шкалы также умножаются на n.

Переменное напряжение

Методы и типы устройств для измерения в сетях переменного тока зависят от величины напряжения и частоты сети:

  • до 1 вольта – цифровые и аналоговые устройства с усилителями;
  • до 1кВ и частотой до десятков кГц – выпрямительные системы, электромагнитные, электродинамические приборы;
  • при частоте до десятков мегагерц – термоэлектрические и электростатические аппараты.

Важно! Вольтметр переменного тока показывает действующее значение напряжения. При синусоидальной форме его величина в √3 (1,7) меньше амплитудного.

Расширение пределов измерения производится включением через разделительный или автотрансформатор, а также использованием добавочного сопротивления. Его величина рассчитывается аналогично измерениям в сети постоянного тока.

При использовании разделительного трансформатора показания прибора умножаются на коэффициент трансформации n=U1/U2.

Подключение вольтметра необходимо производить по определённым схемам. Это делается для того, чтобы показания прибора соответствовали параметрам сети.

Как подключить вольтметр-амперметр WR-005 100V / 10A.

Как подключить вольтметр-амперметр WR-005 100V / 10A.

Как подключить прибор WR-005

При конструировании зарядных устройств для аккумуляторных батарей, и различных блоков питания, многие радиолюбители используют готовые вольтметры-амперметры китайского производства, которые без особого труда можно купить в интернете, например, на сайте Алиэкспресс. Причем стоимость таких готовых приборов очень даже привлекательна, и многие поставщики, вдобавок ко всему, осуществляют бесплатную доставку товара покупателю. Найдя наиболее выгодное предложение, мы заказали на пробу пару приборов марки WR-005, рассчитанных на измерение напряжения до 100 Вольт, и тока до 10 Ампер. Заказ пришел, с блоками все в порядке, механических повреждений нет, но ни паспорта, ни инструкции, описывающей подключение устройства, в комплекте не было. Это и послужило поводом для написания данной статьи, ведь, скорее всего, мы не одни, которые столкнулись с вопросами подключения WR-005 к цепям измерения.

Читайте также  Чертеж печки для бани

Подобные измерительные приборы могут быть рассчитаны на иные параметры измерения, но в любом случае на плате вы будете иметь два разъема:

● Первый разъем имеет два тонких провода, обычно это красный и черный. Служат они для подачи питающего напряжения на измерительную схему. Напряжение питания имеет очень широкий диапазон, вы можете подать от 4 до 30 Вольт, красный провод – плюсовой, черный – минус. Подав питание на схему, индикатор начнет светиться.
● Второй разъем трехпроводный, провода толстые, предназначены для подключения прибора к измерительным цепям. А вот с цветами проводов давайте разбираться.

Видать раньше выпускались индикаторы, в которых толстые провода имели цвет черный, красный и желтый, поэтому в интернете можно найти вот такую картинку:

В нашем случае данный разъем имеет синий, черный и красный провода, и черный провод находится в разъеме посередине, поэтому мы решили еще раз их перепроверить.

Как оказалось, глобально ничего не поменялось:

● Черный провод, как и в предыдущем варианте, это общий провод (COM);
● Красный провод – измерение напряжения;
● Синий провод — измерение тока.

Для тех, кто не совсем понял: черный толстый провод подключается на минус источника, красный на плюс (начнет показывать вольтметр), синий толстый провод подключается к нагрузке, а со второго конца нагрузки уходит на плюс источника (показывает амперметр).

По поводу шунта. В приборах до 10 Ампер шунт встроенный (впаян непосредственно в плату), свыше 10 Ампер, как правило, в комплекте должен быть внешний шунт, смотри снимки ниже:

Наш вариант прибора со встроенным шунтом:

Внешний шунт выглядит следующим образом:

Даже после правильного подключения нет гарантии того, что показания вольтметра и амперметра будут правильными, поэтому стоит проверить их с помощью, например, внешнего мультиметра. При необходимости можно подкорректировать показания с помощью подстроечных резисторов, расположенных на плате прибора WR-005.

Микросхема, на которой собран прибор, не имеет никаких опознавательных знаков, ну а принципиальная схема вот такая:

В заключение хочется сказать, что после подключения и опробования прибора, он показал себя с положительной стороны, качество сборки не плохое, погрешности показаний соответствуют заявленным поставщиком, то есть, погрешность по напряжению 0,1 Вольта, по току – 0,01 Ампера, ток потребления измерительной схемы не превышает 20 мА . Любая электроника с течением времени подвержена выходить из строя, поэтому на сколько долго будет нам служить данный вольтметр-амперметр — время покажет. Но, в принципе, за такие деньги, мы считаем, что WR-005 – достойное приобретение с быстрой установкой и подключением в устройствах, нуждающихся в выводе цифровой индикации показаний параметров тока и напряжения.

Если кому известна марка используемой в схеме прибора микросхемы, большая просьба написать в комментарии.

Видео ролик инструкция:

Инструменты для подключения измерительного прибора:

1. Паяльник, желательно предназначенный для пайки электронных схем, а не старых тазиков.
4. Контрольный тестер, которому вы доверяете. Для проверки точности измерения, нашим прибором, напряжения и силы тока. И дальнейшей калибровки вольтамперметра DSN-VC288.
5. Любая нагрузка для контрольного измерения (можно использовать светодиодную лампочку соответственного напряжения) .
7. Канцелярский нож для снятия изоляции и подготовки проводов для пайки.

Расходные материалы при подключении:

1. Припой.
2. Паяльная кислота или канифоль.
3. Набор проводов для монтажа.
4. Изоляционные материалы, изолента или термо усадка.
5. Немного электричества для проверки прибора.

Порядок подключения нашего вольт амперметра DSN-VC288:






Существует две схемы подключения нашего вольт амперметра.
Схема номер один, подключения. Собирается в том случае если напряжение измерения укладывается в вилку используемого напряжения питания вольтамперметра. То есть от 5 до 30В.

В этом случае (+) прибора и (+) измеряемой нагрузки запитываются в одной точке.
При выпадании измеряемого напряжения из вилки 5-30В (0-5В или 30-100В) подключение плюсового провода питания прибора и плюсового провода снятия напряжения подключаются от разных источников напряжения. Если подать напряжение на питание прибора менее 5В прибор не будет работать. Если подать напряжение более 30В прибор выйдет из строя.

Распиновка проводов прибора:

1. Колодка на три провода. Я называю ее колодка напряжения.
— Красный. Плюс электро питания нашего прибора.
— Черный. Минус электро питания нашего прибора.
— Желтый. Плюсовой провод измерения напряжения на подключаемой нагрузке.

Схемы подключения китайского вольт амперметра даны ниже.
Первая схема подключения по первому варианту. Вторая по второму.

Если вы имеете желание посмотреть очень подробное пошаговое разъяснение как подключить китайский вольтамперметр модель DSN-VC288, оно изложено в видеоролике размещенном выше, так же в ютубовском варианте ниже видео размещена ссылка, на интернет магазин. Где можно приобрести данный вольт амперметр. На сегодняшний день, за 100 рублей.

На сегодня все, . дорогу осилит идущий. Удачи Вам!

Вольтметр в гнездо прикуривателя

Для владельцев мотоциклов с гнездом прикуривателя (штатным или установленным самостоятельно) самым простым способом контроля напряжения бортовой сети является установка готового измерительного прибора, специально предназначенного для монтажа в это гнездо. Выбор довольно широк: есть узкоспециализированные устройства, которые отображают только напряжение; есть приспособления, оборудованные дополнительным гнездом USB для подзарядки мобильных гаджетов или встроенным термометром.

Основным достоинством таких измерительных приборов является простота их монтажа, а именно, достаточно вставить приспособление в прикуриватель и можно контролировать напряжение бортовой сети.

Никаких дополнительных работ (установки тумблера, дополнительного реле или предохранителя) проводить не потребуется. Недостаток: довольно часто гнездо прикуривателя установлено изначально в плохо просматриваемом месте.

Принцип действия вольтметра

Он измеряет разнообразные значения тока, протекающего сквозь прибор. Принцип работы един для всех приборов, а конструкция может быть очень разнообразной.

Схема подключения вольтметра с импульсным стабилизатором.

Некоторые такие приборы устаревшего производства состоят из катушки тоненькой проволоки, она расположена меж концами магнита в форме подковы с железной стрелкой, которая двигается на оси. Ток течет в этой катушке. Намагниченный указатель двигается от силы тока: чем он сильнее, тем значительнее ее отклонение (то есть чем существеннее разница потенциалов концов проволоки катушки).

Некоторые не имеют магнитов, ток проходит через катушку, вбирая внутрь тонкую металлическую трубку, проще говоря, двигает относительно катушки цилиндрик из металла, расположенного на оси.

В приборах, рассчитанных на переменный ток, ток пропускается через специальным способом установленную проволоку, отчего она нагревается, тем самым меняет свой размер, что и отображает индикатор.

При замерах надо учитывать сопротивление при нагреве и вычислять поправку, поэтому конструкция некоторых устройств сделана уже таким образом, чтобы измерять с поправкой.

Особенности девайса

Как сделать электронный светодиодный вольтметр-термометр на микроконтроллере в машину из калькулятора своими руками? Как осуществляется подключение вольметра с амперметром в автомобиле в прикуриватель? Сначала рассмотрим основные особенности автомобильных вольтметров.

Описание

Основное назначение устройства заключается в замере параметра напряжения в автомобильной сети. Аналоговые и ламповые девайсы оборудуются шкалой со стрелочным указателем, но в машину лучше поставить цифровой гаджет. В таких приборах все параметры выводятся на дисплей. Стрелочные девайсы постепенно отходят на второй план, сегодня они являются морально устаревшими (видео опубликовано каналом Китай в SHOPe).

Читайте также  Второй закон кирхгофа

Разновидности

Вольтметры могут быть или стандартными, или комбинированными:

  1. Ключевой особенностью стандартных вольтметров являются довольно небольшие габариты, это дает возможность поставить девайс абсолютно в любом месте салона в авто. На практике такие устройства чаще всего подключаются к прикуривателю. При таком подключении вольтметр сможет фиксировать напряжения в сети как при заведенном, так и на заглушенном силовом агрегате. В первом случае рабочий параметр должен составить 13.5-14.5 вольт, во втором — около 12.5 В.
  2. Комбинированные устройства. Такие девайсы могут быть также оборудованы тахометрами, амперметрами и даже термометрами. Комбинированные вольтметры считаются более функциональными устройствами, поэтому они более востребованы на рынке.

Как правильно подключить вольтметр

Тот, кто не знает, но хочет проверить напряжение на каком-то участке электрической сети, должен задаться вопросом – как подключить вольтметр? Это на самом деле серьезный вопрос, в ответе которого лежит простое требование – подключение вольтметра необходимо проводить только параллельно нагрузке. Если будет произведено последовательное подключение, то сам прибор просто выйдет из строя, и вас может ударить током.

Все дело в том, что при таком соединении уменьшается сила тока, действующая на сам измерительный прибор. При этом сопротивлении его не меняется, то есть, остается большим. Кстати, никогда не путайте вольтметр с амперметром. Последний подключается к цепи последовательно, чтобы снизить показатель сопротивления до минимума.

И последний вопрос темы – как пользоваться вольтметром, изготовленным самостоятельно. Итак, в вашем приборе два щупа. Один подключается к нулевому контуру, второй к фазе. Так же можно проверить напряжение через розетку, предварительно определив, к какому гнезду запитан ноль, а к какому фаза. Или соединяете параллельно прибор к измеряемому участку. Стрелка измерительного блока покажет величину напряжения в сети. Вот так пользуются этим самодельным измерительным прибором.