Схема вольтметра

— микроконтроллер Arduino Uno
— текстовый ЖК экран
— пара резисторов на 10 кОм
— выпрямительный диод
— клемник
— макетная плата
— соединительные провода «папа-папа»

Микроконтроллер Arduino Uno умеет измерять напряжение на контактах для подключения аналоговых устройств. Плата рассчитана на постоянный ток напряжением до 5 вольт, более высокое напряжение может повредить плату. Некоторые батарейки выдают больше, например «Крона» — 9 вольт. Чтобы не повредить плату, добавлю простой делитель напряжения — он позволит справиться с 10 вольтами.

Соберу вольтметр на макетной плате: так можно быстро менять схему, добавлять новые детали и исправлять ошибки. С паяльником это намного труднее.

Модули вольтметры цифровые

Большим преимуществом блоков является относительно низкая цена и отсутствие напряжения питания, они питаются от напряжения которое одновременно измеряют. Производитель дает диапазон напряжения 2,6 — 30 В. Для начала протестируем их при разных значениях напряжения. Питание от преобразователя и литий-ионных аккумуляторов. Сравнивать будем показания с измерителем UNI-T UT210E, а также с ANENG. Модули имеют на плате небольшой потенциометр для коррекции показаний.

Бывает что настройка модуля при низком напряжении требует и коррекции на верхних рабочих диапазонах этого модуля. Для повышения точности тем потенциометром можете откалибровать показания по эталонному прибору и после процедуры рекомендуем капнуть лак для ногтей, чтобы обездвижить его. После калибровки они станут достаточно точные.

Точность этих индикаторов будет приемлемой во многих устройствах, особенно учитывая низкую цену этих модулей (можно купить за менее 100 рублей). Индикаторы автоматически переключают диапазон — после превышения значения 9,99 В отображаются только десятичные части, то есть одна цифра после запятой.

Почему вольтметр имеет большое сопротивление?

Вольтметр имеет очень высокое внутреннее сопротивление, потому что он измеряет разность потенциалов между двумя точками цепи. Вольтметр не влияет на ток измеряемой цепи.

Если измерительный прибор имеет низкое сопротивление, через него будет проходить ток (согласно первому закону Кирхгофа ток будет распределяться между двумя ветвями цепи — часть тока будет протекать через нагрузку, а часть через вольтметр, именно поэтому его сопротивление должно быть как можно больше — чтоб минимизировать ток), и на выходе мы получим неверный результат. Большое сопротивление вольтметра не позволяет току проходить через него (разрыв цепи), и, таким образом, получают показания напряжения.

Принципиальная схема вольтметра

Для того чтобы сделать электронный милливольтметр с использованием АЦП, можно взять такую микросхему, как СА3162. Тестер, собранный по такой схеме, позволяет измерять напряжение в интервале от 0 – 100 В. Микросборка СА3162Е – это АЦП с Uвх. макс. = 999 mV . Так же здесь присутствует логическая схема, выдающая результат в виде 3-х чередующихся двоично-десятичных 4-х разрядных кодов.

Внимание! В данной сборке существует функция опроса разрядности схемы при динамической индикации. Для этого задействуются общие выводы анодов.

Прибор для измерения нескольких пределов

Кто не раз сталкивался с транзисторными конструкциями и схемами знает, что очень часто вольтметром приходится замерять цепи с напряжением от десятков долей одного вольта до сотен вольт. Простой приборчик, изготовленный своими руками, с одним резистором это не осилит, поэтому в схему придется подключить несколько элементов с разным сопротивлением. Чтобы вы поняли, о чем идет речь, предлагаем ознакомиться со схемой, расположенной снизу:

На ней показано, что в схеме установлено четыре резистора, каждый из которых отвечает за свой диапазон измерений:

  1. От 0 вольт до единицы.
  2. От 0 вольт до 10В.
  3. От 0 В до 100 вольт.
  4. От 0 до 1000 В.

Номинал каждого резистора поддается подсчету, который проводится на основе закона Ома. Здесь используется следующая формула:

  • Rп – это сопротивление измерительного блока, возьмем, к примеру. 500 Ом;
  • Uп – это максимальное напряжение измеряемого предела;
  • Iи – это сила тока, при которой стрелка отклоняется до конца шкалы, в нашем случае – 0,0005 ампер.

Для несложного вольтметра из китайского амперметра можно выбрать следующие резисторы:

  • для первого предела – 1,5 кОм;
  • для второго – 19,5 кОм;
  • для третьего – 199,5;
  • для четвертого – 1999,5.

А вот относительная величина сопротивления этого прибора будет равна 2 кОм/В. Конечно, расчетные номиналы не совпадают со стандартными, поэтому резисторы придется подбирать близкими по значению. Далее проводится финишная подгонка, при которой производится градуировка самого прибора.

По назначению все вольтметры делятся

Вольтметры переменного тока, как и постоянного используются для измерений в сетях с соответствующим типом тока, а вот селективные – могут отделять гармоническую составляющую сложного сигнала, и определять среднеквадратическое значение напряжения.

Импульсный вольтметр обычно используют для измерений амплитуды постоянных импульсных сигналов, а также они способны точно определить амплитуду одиночного импульса.

Фазочувствительные приборы могут измерять изменения составляющих комплексных напряжений, благодаря чему становится возможным точное исследование амплитудно-фазовой характеристики усилителей, и прочих подобных схем.

По принципу действия различают электронные (цифровые или аналоговые), и электромеханические вольтметры (электромагнитные, термоэлектрические, а также магнитоэлектрические, электродинамические и электростатические).

Все электромеханические приборы, за исключением термоэлектрических, по сути, являются обычным измерительным механизмом с показывающим устройством. Во всех них для расширения пределов измерений применяются дополнительные сопротивления.

Приборы данной категории, не смотря на довольно высокое внутреннее сопротивление, имеют относительно большую погрешность, что делает невозможным их использование в ходе экспериментов и исследований, где требуется повышенная точность данных.

Термоэлектрический вольтметр использует для замеров электродвижущую силу одной или нескольких термопар, которые греются из-за тока входящего сигнала. Они более точны и компактны, в сравнении с электромеханическими измерителями напряжения.

Электронные вольтметры в свою очередь подразделяются на цифровые и аналоговые.

Цифровой вольтметр преобразует постоянное значение напряжения в цифровой сигнал, который и выводится на табло прибора. Делается это при помощи аналого-цифрового преобразователя.

В аналоговых вольтметрах помимо магнитоэлектрического измерителя и дополнительных резисторов в обязательном порядке присутствует измерительный усилитель, позволяющий в несколько раз повысить внутреннее сопротивление прибора, и соответственно – улучшить точность показаний.

Как подключить вольтамперметр к зарядному устройству — подборка схем

Мы выбрали 4 самых распространенных вольтамперметров, которые используют умельцы в своих устройствах. Диапазоны измерений большинства приборов составляют 0-100 В, а также имеют встроенный шунт на 10 А. Принцип подключения у них очень похож, но есть свои нюансы.

TK1382 схема подключения

Вольтамперметр TK1382 можно купить по цене 3,5-5 у.е. Прибор имеет два калибровочных резистора: подстройка напряжения, подстройка тока.

Измеряемое напряжение 0-100 В; ток 0-10 А. Питание прибора должно находиться в рамках 4,5-30 В.

YB27VA схема подключения

Вольтметр амперметр YB27VA имеет аналогичные параметры по диапазону измерений тока и напряжения. Единственным отличием становиться другая компоновка платы и цветовая маркировка проводов.

Примерная цена составляет 3,5-4,5 у.е., на плате также присутствуют подстроечные резисторы.

DSN-VC288 схема подключения

Вольтметр амперметр DSN-VC288 также является одним из самых популярных у радиолюбителей. Цена его колеблется в пределах 4 у.е.

Читайте также  Программа для чпу станка

Многие, кто сталкивался с такими приборами жалуются на плохое качество калибровочных резисторов.

Китайский вольтамперметр dsn vc288

Популярная модель вольтметра, которая часто используется радиолюбителями. Обладает следующими характеристиками:

  • Рабочее напряжение постоянного тока от 4,5 до 30 В.
  • Потребление энергии менее 20 мА.
  • Дисплей двухцветный красный и синий. Разрешение 0,28 дюйма.
  • Производит измерения в диапазоне 0 – 100 В, 0 – 10 А.
  • Нижняя граница 0,1 В и 0,01 А.
  • Погрешность 1%.
  • Температурные условия работы от -15 до 75 градусов Цельсия.

Подключение

При помощи вольтметра можно измерить текущее напряжение в сети электроснабжения. Чтобы это проделать, нужно следующее:

  • Черный толстый провод соединить с минусом источника питания.
  • Красный соединяется с нагрузкой, а после с питанием.

Данная схема подключения не предусматривает использование тонкого черного контакта.

Если будет использован сторонний источник питания, то соединение будет следующим:

  • Толстые шнуры подключаются так же, как и в предыдущем примере.
  • Тонкий красный соединяется с плюсом стороннего источника.
  • Черный с минусом.
  • Желтый с плюсом источника.

Данный вольтметр, амперметр удобен еще и тем, что он реализуется в уже откалиброванном состоянии. Но даже если были замечены неточности в его работе, их можно исправить при помощи двух настроечных резисторов на задней панели устройства.

Техника безопасности при использовании вольтметров.

Требования соблюдения техники безопасности являются одинаковыми для всех электрических приборов. Во время измерения напряжения важно правильно поставить на приборе тип измеряемого напряжения. Если неверно установить постоянное напряжение, то при подключении к цепи с имеющимся там переменным напряжением, этот прибор может сломаться. Чтобы не ошибиться, нужно знать следующее.

Постоянное напряжение всегда идет со знаком +27 В или -5 В. Также переменное напряжение может обозначаться знаком волны

220 В. Перед самими измерениями необходимо определить диапазон измерения, это очень важно. Например, если нужно исследовать наличие напряжение +27 В, то нужно установить: постоянное напряжение, пределы измерения больше измеряемого напряжения.

Если показатель напряжения в цепи неизвестен, то установите максимально возможный предел измерения. После потихоньку уменьшайте до появления показаний. Если сделать наоборот, то прибор выйдет из строя вследствие перенапряжения.