Для того, щоб виміряти напругу акумуляторної батареїавтомобіля зазвичай використовується цифровий прилад, оскільки звичайний стрілочний не дозволяє зробити це з необхідною точністю - адже помилка навіть у кілька десятих вольт може призвести до неправильної оцінки стану акумулятора або роботи генератора.

З іншого боку, для контролю напруги акумуляторної батареї своєю не потрібна більша частина шкали, оскільки вимірювати напругу доводиться в досить вузькому діапазоні - 10 ... 15 В. Таким чином, якщо розтягнути шкалу для вимірювання тільки в зазначеному інтервалі, то стрілочний прилад впорається із завданням не гірше набагато дорожчого цифрового. Будівництвом саме такого вольтметра ми сьогодні й займемося.

Принципова схема вольтметра, що працює в діапазоні 10...15 являє собою міст, в діагональ якого включений мікроамперметр зі струмом повного відхилення 50 мкА (наприклад, М1690А). В одне плече моста включений стабілітрон VD1 з струмообмежуючим резистором R1, в інше дільник, що складається з резисторів R3, R4, R5. Резистор R2 служить для визначення діапазону вимірювання. Перемикач S1, який у режимі «Перевезення» закорочує головку РА1 і перешкоджає коливанням стрілки під час трясіння, служить для безпечного транспортування приладу. На місці VD1 замість зазначеного на схемі може працювати Д818 з будь-яким буквеним позначенням, як РА1 – будь-який мікроамперметр із струмом повного відхилення 50 …100 мкА. Резистори R2 і R5 мають сенс використовувати багатооборотні (наприклад, СП3-36 і СП5-2В).

Резистори типу СП3-36 потрібного нам номіналу широко використовувалися в електронних селекторах каналів телевізорів 3-4 покоління випуску СРСР

Оскільки шкала нашого приладу практично лінійна, перед налаштуванням її можна проградуювати, поставивши на початок значення 10 В, а у верхню межу — 15 В. Всю шкалу між цими значеннями рівномірно градує з необхідною точністю.
Для налаштування приладу знадобиться регульоване джерело живлення напругою 0...15 В та контрольний вольтметр з найбільш можливою точністю вимірювання. Налагодження приладу виконується у наступній послідовності:

1. Підключаємо БП до затискачів нашого приладу (Х1 та Х2) і плавно збільшуємо напругу до 10 В, постійно контролюючи його за зразковим вольтметром.
2. При напрузі 10 підстроюванням резистора R5 встановлюємо стрілку вимірювального приладу РА1 на нульову позначку.
3. Збільшуємо напругу до 15 В та підстроюванням резистора R2 встановлюємо стрілку приладу РА1 на кінцеву позначку шкали.

При необхідності кілька разів повторюємо пункти 2, 3 і при точних верхньому та нижньому показаннях приладу налаштування можна вважати закінченим. На регулювальні гвинти наносимо по краплині фарби або будь-якого лаку, а саму схему поміщаємо в ударостійкий корпус відповідних розмірів.

І хоч ми вже давно звикли до цифрових вольтметрів, у природі все ще зустрічаються і стрілочні.

У деяких випадках їх застосування може бути зручнішим і практичнішим, ніж використання сучасних цифрових.

Якщо у ваші руки потрапив стрілочний вольтметр, то бажано дізнатися про його основні характеристики. Їх легко визначити за шкалою та написами на ній. У мої руки потрапив вбудований вольтметр М42300.

Внизу, під шкалою, зазвичай, є кілька значків і вказана модель приладу. Так, значок у вигляді підкови (або вигнутого магніту) означає, що це прилад магнітоелектричної системи з рухомою рамкою.

На наступному знімку можна розглянути таке підковування.

Горизонтальна рисочка вказує на те, що даний вимірювальний пристрій розрахований на роботу з постійним струмом (напругою).

Тут варто уточнити, чому йдеться про постійний струм. Не секрет, що стрілочними бувають не тільки вольтметри, а й величезна кількість інших вимірювальних приладів, наприклад, той самий аналоговий амперметр або омметр.

Дія будь-якого стрілочного приладу заснована на відхиленні котушки в полі магніту під час проходження постійного струмупо цій самій котушці. Щоб відобразити за допомогою стрілки показ на шкалі приладу, струм повинен бути постійним.

Якщо він буде змінним, то стрілка відхилятиметься вправо-ліворуч із частотою змінного струму, Що протікає через обмотку котушки. Щоб виміряти величину змінного струму або напруги вимірювальний прилад вбудовують випрямляч.

Саме тому під шкалою приладу вказується тип струму, з яким він здатний працювати: постійним або змінним.

Далі на шкалі приладу можна виявити ціле чи дрібне число, на кшталт 1,5 ; 1,0 та подібне. Це клас точності приладу, виражений у відсотках %. Зрозуміло, що менше число, то краще - показання будуть точнішими.

Також можна побачити такий знак - дві риси, що перетинаються, під прямим кутом. Цей знак свідчить про те, що робоче положення приладу вертикальне.

При горизонтальному положенні показання може бути менш точні. Іншими словами прилад може "брехати". Стрілецький вольтметр з таким значком краще встановлювати вертикально в прилад і виключити суттєвий нахил.

А ось такий знак говорить про те, що робоче положення приладу – горизонтальне.

Ще один цікавий знак - п'ятикутна зірка із цифрою всередині.

Даний знак попереджає про те, що між корпусом приладу та його магнітоелектричною системою напруга не повинна перевищувати 2кВ (2000 вольт). На це варто звертати увагу під час експлуатації вольтметра у високовольтних установках. Якщо ви плануєте використовувати його в блоці живлення на 12-50 вольт, то турбуватися не варто.

Як зчитувати свідчення зі шкали стрілочного вольтметра?

Для тих, хто вперше бачить шкалу приладу, постає цілком резонне питання: "А як же зчитувати свідчення?" На перший погляд, нічого незрозуміло.

Насправді, все просто. Щоб визначити мінімальний поділ шкали, потрібно визначити найближче число (цифру) на шкалі. Як бачимо на шкалі нашого М42300 – це 2.

Далі вважаємо кількість проміжків між рисочками до першого числа чи цифри - у разі до 2. Їх виявляється 10. Далі ділимо 2 на 10, отримуємо 0,2. Тобто відстань від однієї маленької рисочки до сусідньої дорівнює - 0,2 вольта.

Ось ми і знайшли мінімальний поділ шкали. Таким чином, якщо стрілка приладу відхилиться на 2 маленькі поділки, то це означатиме, що напруга дорівнює 0,4V ( 2*0,2V = 0,4V).

Практичний приклад.

В наявності вже знайомий нам вбудований вольтметр моделі М42300. Прилад призначений для вимірювання постійної напругидо 10 вольт. Крок вимірювання – 0,2 вольта.

Прикручуємо до клем вольтметра два дроти ( дотримуємося полярності!), і підключаємо батарею, що сів, на 1,5 вольта або будь-яку що попалася.

Ось такі свідчення я побачив на шкалі приладу. Як бачимо, напруга батареї дорівнює 1 вольту ( 5 поділів * 0,2V = 1V). Поки фотографував, стрілка вольтметра вперто рухалася на початок шкали - батарейка віддавала останні "соки".

Виявилося, струм, споживаний стрілочним вольтметром, становив лише 1 міліампер ( 1 мА). Його достатньо, щоби стрілка відхилилася на всю шкалу. Це дуже мало. Поясню свій натяк.

Виходить, що стрілочний вольтметр економічніший за цифровий. Поміркуйте самі, будь-який цифровий вимірювальний прилад має дисплей (ЖК або світлодіодний), контролер, а також буферні елементи для керування дисплеєм. І це лише частина його схеми. Все це споживає струм, садить батарею чи акумулятор. І якщо у разі вольтметра з рідкокристалічним дисплеєм споживаний струм невеликий, то за наявності активного світлодіодного індикатора, споживаний струм буде істотний.

Ось і виходить, що для портативних приладів з автономним живленням інколи розумніше використовувати класичний стрілочний вольтметр.

При підключенні вольтметра до ланцюга слід пам'ятати про кілька простих правил.

По-перше, вольтметр (будь-який, хоч цифровий, хоч стрілочний) необхідно підключати паралельно до того ланцюга або елемента, напруга на якому планується вимірювати або контролювати.

По-друге, слід враховувати робочий діапазон вимірів. Дізнатися його легко – достатньо поглянути на шкалу та визначити останнє число на шкалі. Це і буде гранична напруга для вимірювання даним вольтметром. Природно, є й універсальні вольтметри, з вибором межі вимірювання, але зараз йдеться про вбудований стрілковий вольтметр з однією межею вимірювання.

Якщо підключити вольтметр, наприклад, зі шкалою вимірювання до 100 вольт, у ланцюг, де напруга перевищує ці 100 вольт, то стрілка приладу йтиме за межі шкали, "зашкалювати". Такий стан справ рано чи пізно призведе до псування магнітоелектричної системи.

По-третє, при підключенні варто дотримуватись полярності, якщо вольтметр розрахований на вимірювання постійної напруги. Як правило, на клемах (або хоча б у однієї) вказується полярність - плюс "+" або мінус "-". При підключенні вольтметрів, розрахованих на вимір змінної напруги, полярність підключення не має значення.

Сподіваюся, тепер вам буде простіше визначити основні характеристики стрілочного вольтметра, а найголовніше, застосувати його у своїх саморобках, наприклад, вбудувавши його в блок живлення з регульованою вихідною напругою. А якщо зробити світлодіодне підсвічування його шкали, то він виглядатиме взагалі шикарно! Погодьтеся, такий стрілочний вольтметр виглядатиме стильно та ефектно.

Прилад буде корисний автолюбителям для вимірювання з високою точністю напруги на акумуляторі, але він може знайти й інші застосування, де потрібно контролювати напругу в інтервалі 10...15 з точністю 0,01 В.

Мал. 1 Вольтметр із розтягнутою шкалою

Відомо, що про рівень зарядженості автомобільного акумулятораможна судити з його напрузі. Так, повністю розрядженого, розрядженого наполовину і повністю зарядженого акумулятора воно відповідає 11,7, 12,18 і 12,66В.

Для того щоб виміряти напругу з такою точністю, потрібен або цифровий вольтметр, або стрілочний з розтягнутою шкалою, що дозволяє контролювати цікавий для нас інтервал.

Схема наведена на рис. 1, дозволяє, використовуючи будь-який мікроамперметр зі шкалою 50 мкА або 100 мкА, зробити з нього вольтметр зі шкалою виміру 10...15 Ст.

Схема вольтметра не боїться неправильного підключення полярності до вимірюваного ланцюга (у цьому випадку показання приладу не відповідатимуть вимірюваній величині).

Для запобігання мікроамперметру РА1 від пошкодження при перевезеннях використовується вмикач S1, який при закорочуванні висновків вимірювального приладу перешкоджає коливанням стрілки.

У схемі використаний прилад РА1 із дзеркальною шкалою, типу М1690А (50 мкА), але підійдуть і багато інших. Прецизійний стабілітрон VD1 (Д818Д) може бути з будь-якою останньою літерою у позначенні. Підстроювальні резистори краще використовувати багатооборотні, наприклад R2 типу СПЗ-36, R5 типу СП5-2В.

Для налаштування схеми знадобиться блок живлення з регульованою вихідною напругою О...15 і зразковий вольтметр (зручніше, якщо він буде цифровим). Налаштування полягає в тому, щоб, підключивши блок живлення до затискачів Х1, Х2 і поступово збільшуючи напругу до 10, домогтися резистором R5 "нульового" положення стрілки приладу РА1. Після цього напруга джерела живлення збільшуємо до 15 і резистором R2 встановлюємо стрілку на граничне значення шкали вимірювального приладу. На цьому налаштування можна вважати закінченим.

Мал. 2. Схема для більш точного вимірювання напруги мережі

На основі цієї схеми прилад можна виконати багатофункціональним. Так, якщо висновки мікроамперметра підключати до схеми через галетний перемикач 6П2Н, можна зробити режим звичайного вольтметра, підібравши додатковий резистор, а також тестер для перевірки ланцюгів та запобіжників.

Прилад можна доповнити схемою (рис. 2) для вимірювання змінної напруги. При цьому шкала у нього буде від 200 до 300 В, що дозволяє більш точно вимірювати напругу мережі.

Список радіоелементів

Позначення	Тип	Номінал	Кількість	Примітка	Магазин	Мій блокнот
VD1	Стабілітрон	Д814Д	1			До блокноту
R1, R3, R4	Резистор	270 Ом	3	1 Ватт		До блокноту
R2	Підстроювальний резистор	100 ком	1			До блокноту
R5	Підстроювальний резистор	2.2 ком	1			До блокноту
PA1	Мікроамперметр	М1690А	1			До блокноту
S1	Вмикач		1			До блокноту
VD1-VD4	Діод	КД243Ж	4			До блокноту
R1	Резистор	12 ком	1	2 Ватт

Вольтметр - електротехнічний словник

Вольтметр називається електричний прилад, який призначений для вимірювання ЕРС, читай напруги, ділянки електричного ланцюга. Вольтметр в електричному ланцюзі позначається кружком, у якому ставиться латинська буква V або російська, що читається як "вольт". На честь відомого вченого Алессандро Вольта.

Таким чином, вольтметр вимірює напругу в одиницях вольтів

Продовжуючи тему історії можна сказати, перший аналог вольтметра був винайдений російським вченим Рихманом Г.В. у 18 столітті. Той прилад називався "покажчиком електричної сили" та його принцип дії закладено досі у роботі електростатичного вольтметра.

Як включається вольтметр у ланцюг

Вольтметр включається в ланцюг паралельно вимірюваній ділянці ланцюга. Нижче наведено проста схемавключення вольтметра в ланцюг та схема включення через вимірювальний трансформатор.

Типи вольтметрів

Вольтметри мають широкий спектр видів, залежно від принципу дії та сфери застосування.

За класом вимірюваної напруги

• - нановольтметр (для вимірювання наднизьких напруг, аж до 1нВ, і може використовуватися в наукових та метрологічних цілях)
• - мікровольтметр
• - Мілівольтметр
• - вольтметр (12, 24, 30, 100, 220, 300, 500 В)
• - кіловольтметр (для визначення величин напруги порядку одиниць-десятків кіловольт може використовуватися при проведенні випробувань високовольтного обладнання)
• - векторметр (прилад, що вимірює силу струму, напругу та кут зсуву фаз і може використовуватися при випробуванні магнітних властивостей сталей і лабораторних дослідженнях складних схемта пристроїв)
• - селективні вольтметри служать для вимірювання змінної напруги в діапазоні частот від 20 Гц до 35 МГц згідно з ГОСТ 9781-85

За принципом дії

(принцип дії вольтметра схожий на принцип дії амперметра, який докладно розписаний за посиланням)

• - електромеханічні вольтметри
• - магнітоелектричні Мxx (цей тип вольтметрів досить точний і має високу чутливість, проте, на свідчення сильно впливає форма кривої напруги і використовуються тільки для ланцюгів постійного струму)
• - електромагнітні Еxx (використовуються як щитові прилади, прості у виготовленні, споживають близько 5 Вт потужності та їх показання сильно залежать від частоти)
• - електродинамічні Дxx (найточніші, вимірюють діюче значення напруги постійного та змінного струму)
• - електростатичні Сxx (використовуються для вимірювання високих напруг постійної та змінної величини)
• - випрямні (вимірювання напруг низьких частот,)
• - термоелектричні Тxx (мають низький вхідний опір та малу перевантажувальну здатність)
• - електронні Фxx, Щxx
• - аналогові
• - цифрові

За призначенням

• - Постійного струму
• - змінного струму
• - імпульсні
• - фазочутливі
• - селективні
• - Універсальні

За конструкцією

• - щитові
• - переносні
• - стаціонарні

Вольтметр із розтягнутою шкалою

Схема вольтметра із розтягнутою шкалою дозволить виміряти невеликі відхилення напруги (дельта U) щодо вхідної напруги. Для звичайного вольтметра це завдання не є простим.

Де може використовуватися схема вольтметра із розтягнутою шкалою?

• - контроль напруги мережі живлення
• - контроль напруги на регулюючій апаратурі
• - Оцінка розрядженості акумуляторних батарей

За допомогою стабілітрона Д1 розширюється робоча ділянка шкали вольтметра. Порогове значення напруги стабілітрону Д1 складе UCT = U - ДU. Коли вхідна напруга досягає порогового значення, то стабілітрон пробивається. Струм через стабілітрон збільшується, а напруга змінюється не на багато. Другий зустрічний стабілітрон Д2 включається стрічно і таке включення дозволяє зменшити температурну нестабільність.

Вхідна напруга ділиться між резистором R та стабілітронами. Так як падіння напруги на стабілітронах залишається незмінним, то падіння напруги на резисторі дорівнюватиме різниці вхідної напруги і напруги стабілітрона.

Опір резистора визначають, як R=2ДU/Iст.макс

де 2ДU – межа вимірювання приладу, Iста- ток стабілізації

Автолюбителю

Стрілковий вольтметр із розтягнутою шкалою 10...15 В

Прилад буде корисний автолюбителям для вимірювання з високою точністю напруги на акумуляторі, але він може знайти інші застосування,

Мал. 4.6 Вольтметр із розтягнутою шкалою

Де потрібно контролювати напругу в інтервалі 10...15 з точністю 0,01 в.

Відомо, що про рівень зарядженості автомобільного акумулятора можна судити з його напруги. Так, повністю розрядженого, розрядженого наполовину і повністю зарядженого акумулятора воно відповідає 11,7, 12,18 і 12,66В.

Для того щоб виміряти напругу з такою точністю, потрібен або цифровий вольтметр, або стрілочний з розтягнутою шкалою, що дозволяє контролювати цікавий для нас інтервал.

Схема наведена на рис. 4.6 дозволяє, використовуючи будь-який мікроамперметр зі шкалою 50 мкА або 100 мкА, зробити з нього вольтметр зі шкалою вимірювання 10...15 В.

Схема вольтметра не боїться неправильного підключення полярності до вимірюваного ланцюга (у цьому випадку показання приладу не відповідатимуть вимірюваній величині).

Для запобігання мікроамперметру РА1 від пошкодження при перевезеннях використовується вмикач S1, який при закорочуванні висновків вимірювального приладу перешкоджає коливанням стрілки.

У схемі використаний прилад РА1 з дзеркальною шкалою, типу М1690А (50 мкА), але підійдуть і багато інших. Прецизійний стабілітрон VD1 (Д818Д) може бути з будь-якою останньою літерою у позначенні. Підстроювальні резистори краще використовувати багатооборотні, наприклад R2 типу СПЗ-36, R5 типу СП5-2В.

Для налаштування схеми буде потрібно блок живлення з регульованою вихідною напругою О...15 і зразковий вольтметр (зручніше, якщо він буде цифровим). Налаштування полягає в тому, щоб, підключивши блок живлення до затискачів Х1, Х2 і поступово збільшуючи напругу до 10, домогтися резистором R5 "нульового" положення стрілки приладу РА1. Після цього напруга джерела живлення збільшуємо до 15 і резистором R2 встановлюємо стрілку на граничне значення шкали вимірювального приладу. На цьому налаштування можна вважати закінченим.

Мал. 4.7. Схема для більш точного вимірювання напруги мережі

На основі цієї схеми прилад можна виконати багатофункціональним. Так, якщоВиводи мікроамперметра підключати до схеми через галетний перемикач 6П2Н, можна зробити режим звичайного вольтметра, підібравши додатковий резистор, а також тестер для перевіркипий та запобіжників.

Прилад можна доповнити схемою (рис. 4.7) для вимірювання змінної напруги. При цьому шкала у нього буде від 200 до 300 В, що дозволяє більш точно вимірювати напругу мережі.

Дата публікації: 20.02.2007

Думки читачів

• Heloiza / 31.10.2012 - 07:37
  Suprsriing to think of something якось що
• Олександр / 04.02.2010 - 15:45
  Стара дуже відмінна схемка, на основі цієї схеми було доповнення для вимірювання частоти обертання (оборотів). Хтозна, підкажіть. Заздалегідь вдячний [email protected]