ВОЛЬТМЕТРЫ. Классификация. Особенности. 13826

Электрический ток имеет громадное значение в производстве и быту. Без него невозможно представить ни современную технику, ни комфортную жизнь человека. Основными единицами измерения тока являются вольт и ампер. Контролировать напряжение и ЭДС (электродвижущую силу) может вольтметр, прибор, измеряющий разность потенциалов между двумя точками электрической цепи.

Вольтметры различаются устройством и принципом действия. Простейшие стрелочные приборы могут делаться с магнитоэлектрическими, электростатическими, электромагнитными и другими подвижными системами. Например, магнитоэлектрическая система представляют собой лёгкую рамку-катушку с проводом, подвешенную на растяжках или установленную на игольчатые подшипники. Рамка, с закреплённой на ней стрелкой, помещается в поле постоянного магнита. Протекающий через витки рамки измеряемый ток, взаимодействует с магнитным полем и поворачивает рамку (стрелку). Добавочный резистор, устанавливаемый последовательно с катушкой системы, задаёт ток, а значит и напряжение полного отклонения рамки. Подключая добавочный резистор нужной величины, достигается требуемый предел измерения прибора.

Особенностью измерения напряжения является параллельное подключение вольтметра к токовым цепям. Поэтому, одним из наиболее важных параметров считается входное сопротивление вольтметра. Ведь от того насколько велико сопротивление прибора зависит его влияние на измеряемые цепи схемы. В слаботочных цепях это может сказаться на точности измерений. Более совершенные, электронные вольтметры, могут похвастать входным сопротивлением в двадцать мегаом и даже больше. Это достигается за счёт высокоомного делителя, применяемого во входных цепях таких приборов.

Поскольку электрический ток может быть постоянным и переменным (импульсным и др.), то и вольтметры классифицируются на приборы для измерения постоянного и переменного напряжения. Последние, в зависимости от частоты, формы сигнала и требуемых способов измерения, подразделяются на пиковые, высокочастотные, селективные и т. д. Наибольшее распространение получили универсальные электронные вольтметры, обладающие солидным набором функций, позволяющим измерять электрические сигналы в широком диапазоне величин (от единиц милливольт до тысячи вольт). Границы измерений могут быть существенно расширены применением специальных выносных головок (например, для измерения напряжения в десятки киловольт, подключают высоковольтный делитель).

Основной характеристикой любого прибора, в том числе и вольтметра, является точность измерений, которая зависит от температуры, верности преобразования сигнала, калибровки прибора, дрейфа тока, уровня помех и т. д. Температура изменяет сопротивление проводников тока и режимы работы электронных схем. С этими явлениями справляются выбором материала проводников с малым температурным коэффициентом, включением компенсационных цепей, введением схем стабилизации.

Вольтметры, по способу преобразования измеряемого сигнала, подразделяются на две большие группы: аналоговые и цифровые. Как правило, стрелочные приборы являются аналоговыми. Такие устройства были широко распространены во второй половине 20-го века. Точность таких приборов была не очень высока. Даже эталонные аналоговые гальванометры имели относительную погрешность не менее 0,005%. Цифровые вольтметры, основу схемы которых составляет АЦП (аналого-цифровой преобразователь), обладают целым рядом преимуществ по сравнению с аналоговыми устройствами. Это, в первую очередь, высокая точность преобразования, меньшая зависимость от внешних воздействий, лучшие массогабаритные показатели, удобство считывания информации (цифровой многоразрядный индикатор).

Широкое распространение получили малогабаритные недорогие, но достаточно точные (погрешность до 0,2%) цифровые мультиметры, которые способны измерять напряжение, ток, сопротивление, а некоторые из них, температуру, емкость, параметры полупроводниковых приборов и т. д. Однако, выпускаются и прецизионные вольтметры-калибраторы, имеющие класс точности 0,00005 и цифровой 8-ми разрядный индикатор. Теперь купить вольтметр такой точности может каждая научная лаборатория или предприятие, так как стоимость таких уникальных приборов стала сравнительно невысокой.