Nepřetržitý provoz elektrických spotřebičů do značné míry závisí na úrovni napětí v síti, správném přívodu proudu a neporušenosti elektroinstalace. Proveďte měření střídavé napětí můžete použít multimetr. Tento nepostradatelný pomocník ve včasné identifikaci problémů v elektrické síti a zajištění bezpečného používání domácích a profesionálních spotřebičů.
Vlastnosti, funkce, typy zařízení
Toto zařízení je univerzálním záznamníkem mnoha elektrické veličiny. V závislosti na modelová řada a soubor funkcí, které plní, našly multimetry své využití jak v každodenním životě, tak v arzenálu profesionálních elektrikářů.
Průměrný multimetr může měřit:
- indikátor střídavého napětí v síti a konstantního napětí baterie nebo baterie;
- stejnosměrný a střídavý proud (síla proudu);
- úroveň odporu;
- provozuschopnost diod (režim spojitosti);
- aktuální frekvence;
- teplota;
- hodnota kapacity kondenzátoru.
Zařízení nového stylu mohou mít nízkofrekvenční generátor a zvukovou sondu. Mezi celou řadou produktů stojí za to zdůraznit 2 hlavní typy zařízení.
Elektronický (digitální) typ. Získané indikátory se zobrazují na obrazovce, která je obklopena indikátory ze sedmi segmentů. Většina z nich pracuje v automatickém režimu; multimetr určuje mezní hodnotu hodnot nezávisle na přijatých datech. Stačí si vybrat typ měření. Jiné modely mohou přenášet data přímo do počítače k dalšímu zpracování.
Typ šipky. Tento typ zařízení bude skutečnou spásou, když silné rušení ruší normální fungování elektronický multimetr a zcela zkreslují informace.
Doma bude stačit měřit proud multimetrem elektronického typu s rozlišením 3,5. Jedná se o zařízení jako dt 831, 832 nebo novější modifikace dt 834.
Bytové prvky
Vzhledem k tomu, že digitální modely jsou stále více žádané, budou označení a hlavní charakteristiky multimetrů diskutovány na jejich příkladu.
Jsou vybaveny obrazovkou z tekutých krystalů, která zobrazuje naměřené hodnoty. Těsně dole je spínač otáčející se kolem své osy. Označuje zvolený typ a meze měření.
Do zásuvek na těle multimetru jsou připojeny 2 sondy s vodiči: červená nebo kladná, černá nebo záporná.
Záporná sonda je vždy připojena ke konektoru označenému „zem“ nebo „COM“. Kladný je připojen k jakékoli jiné zásuvce.
Je třeba poznamenat, že mohou být 2, 3 nebo 4 konektory Jejich počet závisí na modelu a výrobci. I v takových multimetrech však lze změnit zdířku pro připojení pouze kladné sondy, záporná zůstává na stejném místě.
Provozní režimy testeru
Činnost multimetru a jeho režimy se regulují pomocí spínače. Jeho horní svislá poloha znamená, že je zařízení vypnuté.
Otočení jakýmkoli jiným směrem znamená změnu režimu a je indikováno následovně:
Všechny výsledky jsou zobrazeny na obrazovce testeru během několika sekund a hlásí hodnotu zvoleného ukazatele s přesností na setiny.
Označení střídavého proudu na jakémkoli multimetru může být zobrazeno ve formě symbolů střídavého proudu (střídavý proud). ACA je tedy síla střídavého proudu, ACV je napětí střídavého proudu. Jedná se o proud, který mění směr obrovský, ale konstantní počet krát za 1 sekundu. V domácích sítích je variační frekvence 50 Hz.
Sekvence připojení
Je důležité si uvědomit, že při zahájení měření úrovně střídavého proudu není vůbec nutné dodržovat polaritu připojení sond. Pokud je jeho hodnota záporná, pak se na obrazovce před čísly jednoduše objeví znaménko mínus.
Přepínač multimetru, který měří tento indikátor, nastavíme do příslušné polohy a nastavíme rozsah měření.
Volba mezí měření by měla být provedena co nejzodpovědněji. Pokud měřený proud výrazně překročí zvolený rozsah, může dojít k přepálení pojistky nebo ještě hůře celého multimetru.
Pozor na výběr konektoru (zásuvky). Pod ním by měla být maximální aktuální hodnota, kterou chcete měřit. 10A znamená, že se měří proud až 10A (docela vysoký).
Pro regulaci procesu měření nejprve nastavte přepínač na maximální přípustný rozsah hodnot, zasuňte zástrčky sond do zásuvek. Poté podle potřeby snižte hladinu.
Pro měření síly střídavého nebo stejnosměrného proudu musí být multimetr zapojen do série se zátěží (baterka, lampa, chladič, rádiový obvod atd.). Toto je základní pravidlo pro všechny elektrické měřicí přístroje. To znamená, že pro měření proudu je multimetr připojen „do otevřeného“ obvodu.
Jak zjistit hodnotu střídavého napětí v síti
Důležitým bodem při určování střídavého napětí je fakt, že multimetrové sondy jsou k měřenému zařízení připojeny paralelně. To je způsobeno skutečností, že samotné napětí je potenciální rozdíl mezi dvěma body.
Můžete použít stejný princip jako v případě střídavého proudu. Nastavte rozsah hodnot od maxima k minimu, nezapomeňte na polohu sond.
Jako příklad lze pro měření střídavého napětí použít standardní baterii. Přepínač je nastaven do příslušného režimu, je nastaven rozsah. V tomto případě se sondy dotýkají baterie paralelně na obou stranách. A můžete okamžitě vidět, jak obrazovka zobrazuje hodnotu napětí studovaného prvku.
S konstantním napětím je situace stejná, jen je potřeba pamatovat na nastavení přepínače do správného režimu.
Bez ohledu na model a konkrétní provoz multimetru je důležité dodržovat technické pokyny požární bezpečnost, zacházejte správně elektrické spotřebiče aniž byste ohrozili své zdraví.
Střídavým napětím se rozumí periodicky se měnící napětí, jeho hlavními parametry jsou perioda (nebo frekvence jako převrácená perioda), amplituda U m a okamžitou hodnotu signálu U(t).
Kromě amplitudy a okamžitých hodnot periodického signálu se často používají následující:
1. Průměr (7,1)
2. Průměrná rektifikovaná hodnota 
(7.2)
3. Efektivní hodnota 
(7.3)
Při znalosti tvaru signálu je možné vypočítat vztah mezi amplitudou, efektivní a průměrnou rektifikovanou hodnotou:
– tvarový faktor;
– faktor amplitudy.
Tabulka 7.1
Kombinované voltmetry zobrazují efektivní hodnotu měřené veličiny. Přechod z okamžité hodnoty na skutečnou hodnotu lze realizovat třemi způsoby: určením průměrné rektifikované hodnoty a jejím vynásobením tvarovým faktorem; určení hodnoty amplitudy a její dělení faktorem amplitudy; výpočet efektivní hodnoty pomocí vzorce (7.2). V souladu s tím existují tři typy vstupních detektorů pro AC měřicí přístroje: detektory rektifikované průměrné hodnoty, špičkové hodnoty a detektory efektivní hodnoty (rms).
V praxi se nejčastěji používají sinusové signály, proto se v zařízeních s detektory průměrné rektifikované hodnoty a hodnoty amplitudy provádí násobení a dělení pomocí tvarových a amplitudových koeficientů pro sinusový signál. Při měření signálů jiného než sinusového tvaru tedy dojde k metodické chybě.
2. Princip činnosti voltmetrů s detektorem
průměrná rektifikovaná hodnota
Střídavé napětí lze měřit elektromagnetickými, elektro- a ferodynamickými nebo elektrostatickými voltmetry. Ale nejpoužívanější v měřicí praxi jsou voltmetry, které mají měřicí mechanismus magnetoelektrického systému a převodník měřeného parametru střídavého napětí na stejnosměrný proud. Měřicí mechanismy magnetoelektrického systému reagují na průměrnou hodnotu proudu protékajícího rámem. Pokud tedy rámem prochází proud s nulovou průměrnou hodnotou (například sinusoida, meandr atd.), pak se pohybující systém nevychýlí. Pro měření střídavých proudů a napětí je nutné signál nejprve převést na stejnosměrný proud nebo napětí. Hlavní typy takových převodníků jsou uvedeny v.
Rýže. 7.1. Usměrňovací voltmetry
Usměrňovací voltmetry obvykle používají jedno- nebo celovlnné usměrňovací obvody (viz obr. 7.1).
Nevýhoda nejjednodušší schéma(obr. 7.1a) je nízká citlivost, vysoké reverzní napětí aplikované na diodu a navíc asymetrie zátěže pro zdroj signálu v různých půlvlnách signálu. Ve schématu na Obr. 7.1b jsou použity dvě diody, což umožňuje vyrovnání ( R=R p) půlvlnné proudy a chrání diodu D1 před průrazem. Často se používají celovlnné usměrňovací obvody (obr. 7.1c).
Ve všech těchto schématech měřící mechanismus reaguje na průměrný usměrněný proud, tzn. výchylka šipky je úměrná průměrnému usměrněnému napětí U SV měřeného signálu
.
Ve většině technických aplikací je nutné znát efektivní (efektivní) hodnotu U. Samozřejmě, pokud se měří U pak sv U lze nalézt pomocí faktoru tvaru. Například pro sinusový signál U= 1,11× U ulice Pro usnadnění použití zařízení se toto násobení faktorem 1,11 provádí během kalibrace:
;
;
.
Výsledkem je, že takový voltmetr je vhodné použít při měření sinusových signálů. Pokud se tvarový faktor měřeného signálu liší od 1,11, pak nastává tzv. chyba tvaru křivky.
(7.4)
Například pro meandr ( NA f = 1,00):
,
těch. metodická chyba v důsledku odchylky tvaru křivky od sinusoidy může výrazně (několikrát) překročit chybu přístrojovou, určenou třídou přesnosti přístroje. Pokud je znám tvarový faktor měřeného signálu, lze vypočítat naměřenou efektivní hodnotu U x podle vzorce
(7.5)
Kde U n - odečet voltmetru usměrňovací soustavy.
Při měření střídavého napětí usměrňovacím voltmetrem je tedy třeba vzít v úvahu dvě metodické chyby (vzhledem k vstupnímu odporu a vzhledem k tvaru křivky) a přístrojovou chybu samotného voltmetru.
3. Princip činnosti voltmetrů s detektorem
hodnota amplitudy
Proudově napěťové charakteristiky skutečných diod mají nulovou zónu (žádný proud v propustném směru) do 0,3-0,7 V. Při měření nízkých napětí proto nelze použít usměrňovací voltmetry. Vstupní signál je nutné předzesílit, což se provádí v elektronických voltmetrech. Na Obr. Obrázek 7.2 ukazuje obvody elektronických voltmetrů s lineárními detektory na operačních zesilovačích.
a b
Rýže. 7.2. Obvody elektronických voltmetrů.
Při měření vysokofrekvenčních napětí se často používají elektronické voltmetry s amplitudovými detektory. Na Obr. 7.3 ukazuje schéma voltmetru sestávajícího z:
Měřicí mechanismus magnetoelektrického systému (MI);
Zesilovač stejnosměrného proudu (DCA);
Děliče ve vstupních obvodech;
Sonda, což je amplitudový detektor s uzavřeným vstupem.
Jeho výstupní signál je určen amplitudou proměnné složky vstupního signálu.
U kombinovaných voltmetrů je stupnice kalibrována tak, aby byla okamžitě určena střední kvadratická hodnota (rms).
; 
; 
,
Kde Do UPT– koeficient v závislosti na vlastnostech stejnosměrného zesilovače.
Rýže. 7.3. Funkční schéma voltmetru V7-15
Kalibrace kombinovaných elektronických voltmetrů se provádí pro sinusový vstupní signál
Pokud se faktor výkyvu liší od K A=1,41, pak vznikne metodická chyba:
Pokud má například vstupní signál tvar obdélníkové vlny ( K A=1,00), pak relativní metodologická chyba:
Znaménko mínus znamená, že údaj voltmetru je nižší než efektivní hodnota vstupního signálu. Pokud je znám koeficient amplitudy vstupního signálu, pak je efektivní hodnota rovna:
Kde U n - odečet elektronického voltmetru.
Pouze pokud se kalibrace váhy shoduje s typem detektoru, zobrazí přístroje parametr signálu, pro který byla kalibrace váhy provedena.
Vzhledem k velkému vstupnímu činnému odporu elektronických voltmetrů na průmyslových frekvencích (až 1 kHz) lze metodickou chybu způsobenou spotřebou energie ze vstupního signálu často zanedbat a celková chyba měření napětí má dvě složky: metodickou chybu tvar křivky a přístrojová chyba samotného elektronického voltmetru.
Charakteristickým znakem vakuových diod, často používaných v amplitudových detektorech elektronických voltmetrů (viz obr. 7.3), je absence nulové zóny a dokonce i přítomnost malého proudu procházejícího diodou při nulovém vstupním signálu. Nestabilita tohoto nulového proudu diody vyžaduje před měřením elektronickým voltmetrem dodatečnou operaci „nastavování střídavého napětí na nulu“, při které se upravuje hodnota speciálního kompenzačního signálu. Při měření střídavého napětí elektronickým voltmetrem je tedy nutné provést dvě úpravy: vyvážení UPT a kompenzaci nulového proudu vakuové diody.
Moderní elektronické a digitální voltmetry jsou obvykle stavěny podle schématu širokopásmový zesilovač - převodník průměrné rektifikované hodnoty - měřicí mechanismus. Navíc jako samostatný konstrukční prvek je zde amplitudový detektor s uzavřeným vstupem (sonda). Při měření vysokofrekvenčních signálů je sonda připojena na vstup voltmetru, který v tomto případě pracuje v režimu měření stejnosměrného napětí přicházejícího z výstupu sondy. Pro zachování kalibrace stupnice je sonda vybavena přepážkou ( NA=1), takže výstupní signál sondy je roven efektivní hodnotě při sinusovém měřeném napětí.
V digitální voltmetry Pro měření střídavého napětí jsou také dvě možnosti: při připojení signálu na svorky se používá lineární detektor (viz obr. 7.2) a pro měření vysokofrekvenčních signálů se k přístrojům připojuje sonda (amplitudový detektor). Některé voltmetry používají kvadratické detektory, jejichž výstupní signál je úměrný efektivní hodnotě měřeného napětí a ve tvaru křivky není žádná chyba.
B. Grigorjev (SSSR)
Nejdůležitější charakteristikou střídavého napětí (proudu) je jeho střední kvadratická hodnota* (RMS). Znalost skutečné efektivní hodnoty je nezbytná při určování poměrů výkonu nebo energie v obvodech střídavého proudu, měření šumových charakteristik zařízení a koeficientů harmonického nebo intermodulačního zkreslení, stanovení tyristorové regulátory moc. Kombinace „pravý SCZ“ zde nebyla použita náhodou. Faktem je, že je obtížné měřit RMS, takže voltmetry (samostatné nebo zahrnuté v multimetrech) obvykle měří buď průměrnou usměrněnou nebo špičkovou hodnotu střídavého napětí. Pro sinusové napětí, a v praxi měření se s ním setkáváme nejčastěji, existuje jednoznačný vztah mezi těmito třemi efektivními hodnotami: špičková hodnota je 1,41krát větší než efektivní hodnota a usměrněný průměr je 1,11krát menší. Proto voltmetry široké uplatnění jsou téměř vždy kalibrovány v RMS, bez ohledu na to, co zařízení skutečně zaznamenává. V důsledku toho při měření efektivní hodnoty střídavých napětí, jejichž tvar je znatelně odlišný od sinusového, nelze tyto voltmetry obecně použít, ale pro periodické signály jednoduchého tvaru (meandr, trojúhelník atd.) lze vypočítat korekční faktory. Tato metoda je však nepřijatelná pro nejdůležitější měření v praxi (zejména výše zmíněná). Zde může pomoci pouze ten, který registruje skutečné efektivní střídavé napětí.
K měření RMS se dlouhou dobu používaly metody založené na převodu střídavého napětí na stejnosměrné pomocí termionických zařízení. Tyto metody se stále používají v modernizované podobě. Stále rozšířenější je však měřicí zařízení, což jsou specializovaná analogová výpočetní zařízení. Podle toho či onoho matematického modelu zpracují původní signál tak, že produktem zpracování je jeho RMS. Tato cesta, i když vezmeme v úvahu úspěchy mikroelektroniky, nevyhnutelně vede ke zvýšené složitosti zařízení, což je pro radioamatérskou praxi nepřijatelné, protože měřicí zařízení se stává složitějším než zařízení, pro které je potřeba.
Pokud nepředložíte požadavek, aby RMS byla přímo indikující (a to je důležité především pro hromadná měření), pak je možné vytvořit zařízení, které je velmi jednoduché na výrobu a nastavení. Metoda měření RMS je založena na zesílení napětí na úroveň, při které začne svítit běžná žárovka. Jas žárovky (je zaznamenáván fotorezistorem) jednoznačně souvisí s efektivní hodnotou střídavého napětí, které je na ni aplikováno. Pro eliminaci nelinearity střídavého rezistorového měniče je vhodné jej používat pouze pro záznam určitého jasu žárovky, která se instaluje při kalibraci zařízení. Poté se měření RMS zredukuje na úpravu koeficientu prostupu předzesilovače tak, aby žárovka svítila daným jasem. Střední kvadratická hodnota měřeného napětí se odečte na stupnici proměnného rezistoru.
V kombinaci s diodami VD1 a VD2 poskytují ochranu mikroampérmetru při výrazně nevyváženém můstku. Stejný mikroampérmetr pomocí přepínače SA1 lze připojit k výstupu zesilovače pro jeho vyvážení stejnosměrným proudem.
Naměřené napětí je přivedeno na neinvertující vstup operačního zesilovače DA1. Je třeba poznamenat, že pokud vyloučíte oddělovací CI, pak lze na vstup zařízení přivést střídavé napětí s konstantní složkou. A v tomto případě budou hodnoty zařízení odpovídat skutečné efektivní hodnotě celkového (DC + AC) napětí.
Nyní o některých funkcích dotyčného voltmetru a výběru prvků pro něj. Hlavním prvkem zařízení je optočlen VL1. Samozřejmě je velmi výhodné použít hotové standardní zařízení, ale analog optočlenu si můžete vyrobit sami. K tomu potřebujete žárovku a jednu žárovku, které jsou umístěny v krytu, který zabraňuje vystavení vnějšímu světlu. Kromě toho je žádoucí zajistit minimální přenos tepla z žárovky do fotorezistoru (to a z teploty). Nejpřísnější požadavky platí pro žárovku. Jas jeho záře při efektivním napětí kolem 1,5 V by měl být dostatečný k tomu, aby se dostal do pracovního bodu, který odpovídá vyvážení můstku. Toto omezení je způsobeno tím, že zařízení musí mít dobrý činitel výkyvu (poměr maximální přípustné hodnoty amplitudy měřeného napětí ke střední kvadratuře). Při malém špičkovém faktoru nemusí zařízení registrovat jednotlivé napěťové rázy a tím podhodnotit svou efektivní hodnotu. S hodnotami mostních prvků uvedenými ve schématu na Obr. 1, RMS napětí na optočlenu, které jej přivádí do pracovního bodu (asi 10 kOhm), bude přibližně 1,4 V. Maximální amplituda výstupního napětí (před začátkem omezení) v tomto zařízení nepřesahuje 11 V, takže jeho činitel výkyvu bude asi 18 dB. Tato hodnota je pro většinu měření celkem přijatelná, ale v případě potřeby ji lze mírně zvýšit zvýšením napájecího napětí zesilovače.
Dalším omezením žárovky je, že její proud v pracovním bodě by neměl překročit 10 mA. Jinak je vyžadován výkonnější sledovač emitoru, protože musí poskytovat špičkový proud. přibližně 10krát větší než proud spotřebovaný žárovkou v jejím provozním bodě.
Na fotorezistor domácího optočlenu nejsou žádné zvláštní požadavky, ale pokud má radioamatér na výběr, je vhodné najít kopii, která má to, co je nutné v pracovním bodě, v menším osvětlení. To umožní zařízení realizovat vyšší faktor výkyvu.
Volba operačního zesilovače jednoznačně určuje kombinaci dvou parametrů: citlivosti a šířky pásma. Amplituda (frekvenční charakteristika) operačního zesilovače K140UD8 je na Obr. 2 (je typický pro mnoho operačních zesilovačů s vnitřní korekcí). Jak je patrné z frekvenční charakteristiky, pro zajištění měření RMS napětí ve frekvenčním pásmu do 20 kHz je maximální (s horní polohou jezdce proměnného rezistoru R3 dle schématu na obr. 1) zisk v tento případ by neměl přesáhnout několik desítek. To potvrzuje normalizovaná frekvenční charakteristika zařízení, která je znázorněna na Obr. 3.
Křivky 1-3 odpovídají třem polohám jezdce proměnného odporu R3: horní, střední a dolní.
Při těchto měřeních byl zesilovač (odpovídající křivce 1) asi 150, což odpovídá limitům měření RMS 10 až 100 mV. Je vidět, že pokles frekvenční charakteristiky při frekvencích nad 10 kHz se v tomto případě stává poměrně výrazným. Ke snížení poklesu frekvenční odezvy jsou možné dvě metody. Za prvé, můžete snížit (volbou rezistorů R4 a R5) zesilovač na 15...20. Tím se sice řádově sníží citlivost zařízení (což lze snadno kompenzovat předzesilovači), ale pak ani v nejhorším případě nepůjde jeho frekvenční odezva pod křivku 3 na Obr. 3. Za druhé, může být nahrazen jiným, více širokopásmovým (např. K574UD1), který umožní realizovat vysokou citlivost zařízení se šířkou pásma zesilovače 20 kHz. Takže pro zesilovač K574UD1 s takovou šířkou pásma to může být již několik stovek.
Na zbývající prvky zařízení nejsou žádné zvláštní požadavky. Upozorňujeme pouze, že maximální přípustné provozní napětí pro tranzistory VT1 a VT2, stejně jako pro fotorezistor, musí být alespoň 30 V. U fotorezistoru to však může být méně, ale pak by měl být napájen můstek podpětí a vyberte (je-li to nutné) odpory R14 a R15.
Před prvním zapnutím voltmetru se jezdec rezistoru R6 nastaví do střední polohy, rezistoru R3 dolů a rezistoru R5 do krajní pravé polohy podle schématu. Přepínač SA1 se podle schématu posune do levé polohy a pomocí proměnného odporu R6 se nastaví ručička mikroampérmetru PA1 na nulu. Poté se posuvníky rezistorů R3 a R5 přesunou do horní a krajní levé polohy a upraví se vyvážení zesilovače. Po vrácení SA1 do původní polohy (kontrola vyvážení můstku) pokračujte ke kalibraci zařízení.
Na vstup voltmetru je přiváděno sinusové napětí ze zvukového generátoru. Jeho střední kvadratická hodnota je řízena jakýmkoli střídavým voltmetrem, který má požadované meze měření a frekvenční rozsah. Poměr maximálního naměřeného napětí k minimu pro daný voltmetr je mírně větší než 10, proto je vhodné volit meze měření od 0,1 do 1 V (u širokopásmové verze s operačním zesilovačem KIOUD8) nebo od 10 do 100 mV (pro verzi se jmenovitými hodnotami podle obr. 1). Po instalaci vstupní napětí o něco méně než je spodní mez měření, např. 9...9,5 mV, pomocí trimovacího rezistoru R5 je můstek vyvážen (jezdec R3 je ve schématu v horní poloze). Poté se posuvník rezistoru R3 přesune do spodní polohy a do té doby se vstupní napětí zvyšuje. dokud nebude obnovena rovnováha mostu. Pokud je toto napětí větší než 100 mV (u námi zvažované varianty), pak můžeme přistoupit ke kalibraci zařízení a kalibraci jeho stupnice. V případě, že napětí, při kterém je můstek vyváženo, je menší než 100 mV nebo znatelně vyšší než tato hodnota, je třeba upravit odpor R2 (příslušně jej snížit nebo zvýšit). V tomto případě se samozřejmě znovu opakuje postup nastavení mezí měření. Operace kalibrace zařízení je zřejmá: přivedením napětí v rozmezí 10...100 mV na jeho vstup, otáčením jezdce rezistoru R3, dosáhnete nulových hodnot na mikroampérmetru a vynesete odpovídající hodnoty na stupnici.
Měření odstupu signálu od šumu magnetofonů, zesilovačů a dalších zařízení pro reprodukci zvuku se obvykle provádí pomocí váhových filtrů, které berou v úvahu skutečnou citlivost lidského ucha na signály různých frekvencí. Proto je vhodné doplnit odmocninový filtr o takový filtr, jehož princip je na Obr. 4. Vytváření požadované frekvenční charakteristiky se provádí třemi RC obvody - R2C2, R4C3C4 a R6C5. Amplituda tohoto filtru je zobrazena v
rýže. 5 (křivka 2). Zde je pro srovnání uvedena odpovídající standardní frekvenční odezva (norma COMECON 1359-78) (křivka 1). Ve frekvenčním rozsahu pod 250 Hz a nad 16 kHz se frekvenční charakteristika filtru mírně liší od standardního (asi o 1 dB), výslednou chybu však lze zanedbat, protože šumové složky s takovými frekvencemi jsou v poměru malé. na převod signálu od hluku zařízení pro reprodukci zvuku. Přínosem pro tyto malé odchylky od standardní frekvenční odezvy je jednoduchost filtru a možnost pomocí jednoho dvoucestného přepínače (SA1) filtr vypnout a získat lineární s koeficientem přenosu 10. koeficient přenosu při frekvenci 1 kHz je také 10.
Všimněte si, že R5 se nepodílí na vytváření frekvenční odezvy filtru. Eliminuje možnost jeho samobuzení při vysokých frekvencích v důsledku fázových posunů ve zpětnovazebním obvodu způsobených kondenzátory S3 a C4. tento odpor není kritický. Při nastavování zařízení se zvyšuje až do zastavení samobuzení filtru (sledováno širokopásmovým osciloskopem nebo vysokofrekvenčním milivoltmetrem).
Po zvolení rezistoru R5 přistoupí k úpravě frekvenční charakteristiky filtru ve vysokofrekvenční oblasti. Postupným odstraněním frekvenční charakteristiky filtru na různých pozicích rotoru ladicího kondenzátoru C4 se zjistí její poloha, při které budou při frekvencích nad 1 kHz odchylky frekvenční charakteristiky od normy minimální. V oblasti nízkých frekvencí (300 Hz a méně) lze v případě potřeby upravit frekvenční odezvu výběrem kondenzátoru C5. C2 (skládající se ze dvou paralelně zapojených kondenzátorů o kapacitě 0,01 μF a 2400 pF) primárně ovlivňuje frekvenční charakteristiku na frekvencích 500...800 Hz. Posledním krokem v nastavení filtru je výběr rezistoru R2. Měl by být takový, aby koeficient propustnosti filtru při frekvenci 1 kHz byl roven 10. Poté se zkontroluje frekvenční odezva filtru a případně se vyjasní kapacita kondenzátoru C2. Když je filtr deaktivován, volba odporu R3 nastaví zesílení předzesilovače na 10.
Pokud je tento filtr zabudován do středního kvadratického filtru, pak lze C1 a R1 (viz obr. 1) eliminovat. Jejich funkce budou plnit C5 a C6, stejně jako R6 (viz obr. 4). V tomto případě je signál z rezistoru R6 přiváděn přímo na neinvertující vstup operačního zesilovače voltmetru.
Protože špičkový faktor měřeného střídavého napětí není obecně znám předem, pak, jak již bylo uvedeno, je možná chyba v měření
RMS stav způsobený omezením amplitudy signálu na výstupu zesilovače. Aby se zajistilo, že takové omezení neexistuje, je vhodné zavést do zařízení špičkové indikátory maximální přípustné amplitudy signálu: jeden pro signály s kladnou polaritou a druhý pro signály s negativní polaritou. Jako základ můžete vzít zařízení, které bylo popsáno v.
Reference
1. Sukhov N. Mean square //Radio.- 1981.- No. 1.- S. 53-55 and No. 12.-S. 43-45.
2. Vladimirov F. Ukazatel maximální hladiny//Rádio.- 1983.-č.
Téměř každý z nás dříve nebo později musel (nebo ještě bude muset) čelit úkolu měřit elektrické napětí.
Můžete to potřebovat v jedné z nekonečného množství každodenních situací a bylo by dobré vědět předem, jak as jakou pomocí to lze provést.
K měření napětí potřebujete pouze jedno zařízení tzv "multimetr" a zdroj elektřiny. Měření napětí ležící baterie, napájecího zdroje notebooku nebo obnažených vodičů v bytě jsou některé z nejběžnějších aplikací.
V tomto článku se podíváme na příklad jak měřit elektrické napětí energie pomocí domácího multimetru.
Jako příklad toho, proč to každý potřebuje vědět, můžeme uvést několik každodenních situací: změřením napětí na baterii pochopíte, jak je „zdravá“, nebo ji lze již vyhodit; lampa v lustru nesvítí, ačkoli žárovka je nová - stojí za to zkontrolovat, může být problém v kabeláži; Při výpadku proudu je dobré zkontrolovat na panelu ve vchodu, zda jste skutečně nevypnuli proud do celého bytu. Obecně existuje spousta aplikací.
S úkoly jsme se zabývali, nyní stojí za to mluvit o tom, co budete k měření potřebovat. V 99 % každodenních situací budete potřebovat pouze AC nebo DC zdroj energie a "multimetr" je zařízení, které měří napětí, také volal "tester" a další elektrické indikátory a konkrétně jedna z jeho funkcí - voltmetr. Pro domácí měření je vhodný nejjednodušší model, který lze nalézt v obchodě za cenu 200 rublů.
A jen něco málo o proudu. Napětí elektrický proud měřeno v volty (V). Samotný proud může být konstantní (DCV) nebo proměnná (ACV). V zásuvkách a domácí elektroinstalaci je proud vždy střídavý, ale ve všem, co má „+“ a „-“ (baterie, akumulátory atd.), je konstantní. Nejprve si určete, jaký proud budete měřit, a zvolte příslušnou polohu přepínače na multimetru: DCV - stejnosměrný proud, ACV - střídavý proud.
Digitální hodnoty na multimetru jsou maximální naměřené hodnoty. Pokud ani přibližně nevíte, jaké napětí potřebujete změřit, začněte nastavením na nejvyšší hodnotu.
Stojí za zvážení, že mnoho moderních multimetrů je schopno samy určit, jaký proud je jim dodáván - přímý nebo střídavý. Pokud je váš multimetr jedním z nich, pak místo poloh přepínačů DCV a ACV budete mít jednu polohu - V. V tomto případě ji pouze nastavte.
Jak připojit vodiče multimetru
Po nákupu má mnoho začátečníků často otázku: kam vložit dráty (přesněji se nazývají sondy) multimetr a jak to správně udělat.
Většina multimetrů má tři vodičové konektory a dva vodiče – černý a červený. Černý drát se zasune do zásuvky označené COM, červený do slotu, kde symboly obsahují označení PROTI.
Třetí zásuvka slouží k měření vysokých proudů a nepotřebujeme ji k měření napětí, ale obecně platí, že v případě potřeby se do ní zapojí červený vodič a černý zůstane vždy v jedné zásuvce.
Jak měřit napětí v zásuvce
Jedním z nejčastějších úkolů je měření napětí v zásuvce nebo v bytové elektroinstalaci. S multimetrem je to velmi snadné. Jak jsme psali výše, v zásuvkách teče střídavý proud, takže pro jeho měření je potřeba nastavit přepínač na multimetru do zóny ACV.
Víme, že napětí by mělo být přibližně 220 voltů, takže pokud máte multimetr jako v příkladu z fotografie výše, nastavte přepínač na značku vyšší než očekávaná hodnota, v tomto případě na 750 v rozsahu ACV.
Po nastavení zařízení je čas vložit prsty sondy do zásuvky. Nezáleží na tom, který drát je vložen do kterého otvoru v zásuvce. Obecně se zde není čeho bát, hlavní věcí je držet se izolované části sond a nedotýkat se jejich kovové části (i když je to docela obtížné i při silné touze) a také ne aby se mohly vzájemně dotýkat při zasunutí do zásuvky, jinak můžete způsobit zkrat .
Pokud jste vše udělali správně, na obrazovce vašeho multimetru se zobrazí aktuální napětí v zásuvce a vaše vnitřní vedení.
V našem případě je to 235,8 voltů - v normálních mezích. Na obrazovce nikdy neuvidíte přesně 220V, takže chyba +-20 je normální.
Jak změřit baterii nebo napětí baterie
Všechny druhy baterií a různé akumulátory, obecně vše, kde vidíte „+“ a „-“, jsou zdroje stejnosměrného elektrického proudu. Měření stejnosměrného napětí není o nic obtížnější než střídavého napětí.
Chcete-li to provést, vezměte si například nejobyčejnější AA baterii. Připojit červený multimetrový drát s "+" - třetí kontakt baterie a černý S "-" - ty. Pokud je připojíte opačně, nestane se nic špatného, hodnoty se jednoduše zobrazí na obrazovce multimetru se znaménkem mínus, něco takového.
Obvykle je napětí na bateriích nízké, takže se nemusíte bát stisknout sondy prsty. Do 20 voltů s největší pravděpodobností nic neucítíte. V případě AAA baterie - jeho maximální napětí 1,5 voltu, což pro člověka není vůbec děsivé.
Jak můžeme vidět z hodnot multimetru, napětí v naší baterii je 1,351 voltu, což znamená, že baterie je stále plně nabitá a lze ji používat.
Stejně tak můžete zkontrolovat jakékoli jiné baterie a změřit jejich napětí a jak nyní víte, není na tom nic složitého.
Základní jednotkou měření elektrického napětí je volt. V závislosti na velikosti lze měřit napětí voltů(V), kilovoltů(1 kV = 1000 V), milivolty(1 mV = 0,001 V), mikrovolty(1 uV = 0,001 mV = 0,000001 V). V praxi se nejčastěji musíte vypořádat s volty a milivolty.
Existují dva hlavní typy stresu - trvalý A variabilní. Baterie a akumulátory slouží jako zdroj konstantního napětí. Zdrojem střídavého napětí může být např. napětí v elektrické síti bytu nebo domu.
Pro měření napětí voltmetr. Jsou tam voltmetry přepínače(analogové) a digitální.
Dnes jsou ukazatelové voltmetry horší než digitální, protože ty jsou pohodlnější k použití. Pokud se při měření ručičkovým voltmetrem musí hodnoty napětí vypočítat na stupnici, pak pomocí digitální se výsledek měření okamžitě zobrazí na indikátoru. A pokud jde o rozměry, ukazovací nástroj je horší než digitální.
To ale neznamená, že se ukazovací nástroje vůbec nepoužívají. Existují některé procesy, které nelze digitálním přístrojem vidět, proto se spínače více používají v průmyslových podnicích, laboratořích, opravnách atd.
Na elektrické schémata zapojení voltmetr je označen kroužkem s velkým latinským písmenem " PROTI" uvnitř. Vedle symbol voltmetr je označen písmenem „ P.U.“ a sériové číslo ve schématu. Například. Pokud jsou v obvodu dva voltmetry, pak vedle prvního píšou „ PU 1"a o druhém" PU 2».
Při měření stejnosměrného napětí je v diagramu vyznačena polarita připojení voltmetru, ale pokud je měřeno střídavé napětí, polarita připojení není uvedena.
Napětí se měří mezi dva body obvody: v elektronických obvodech mezi pozitivní A mínus póly, v elektrická schémata mezi fáze A nula. Voltmetr připojen paralelně ke zdroji napětí nebo rovnoběžně s částí řetězu- rezistor, lampa nebo jiná zátěž, na které je třeba měřit napětí:
Zvažme připojení voltmetru: v horním diagramu je napětí měřeno na lampě HL1 a současně na zdroji energie GB1. V níže uvedeném diagramu je napětí měřeno na lampě HL1 a odpor R1.
Před měřením napětí jej zjistěte pohled a přibližné velikost. Měřící část voltmetrů je totiž navržena pouze pro jeden typ napětí a z toho plynou různé výsledky měření. Voltmetr pro měření stejnosměrného napětí nevidí střídavé napětí, ale voltmetr pro střídavé napětí naopak může měřit stejnosměrné napětí, ale jeho údaje nebudou přesné.
Je také nutné znát přibližnou hodnotu měřeného napětí, jelikož voltmetry pracují v přesně definovaném napěťovém rozsahu a pokud uděláte chybu s výběrem rozsahu nebo hodnoty, může dojít k poškození přístroje. Například. Rozsah měření voltmetru je 0...100 voltů, což znamená, že napětí lze měřit pouze v těchto mezích, protože pokud je naměřeno napětí vyšší než 100 voltů, zařízení selže.
Kromě přístrojů, které měří pouze jeden parametr (napětí, proud, odpor, kapacita, frekvence), existují multifunkční, které měří všechny tyto parametry v jednom přístroji. Takové zařízení se nazývá tester(většinou jsou to šipky měřicí přístroje) nebo digitální multimetr.
Nebudeme se zdržovat testerem, to je téma jiného článku, ale pojďme rovnou k digitálnímu multimetru. Multimetry mohou většinou měřit dva typy napětí v rozsahu 0...1000 voltů. Pro usnadnění měření jsou obě napětí rozdělena do dvou sektorů a v rámci sektorů do podrozsahů: konstantní napětí má pět podrozsahů, střídavé napětí má dva.
Každý podrozsah má svůj vlastní maximální limit měření, který je indikován digitální hodnotou: 200 m, 2V, 20V, 200V, 600V. Například. Na hranici „200 V“ je napětí měřeno v rozsahu 0...200 voltů.
Nyní samotný proces měření.
1. Měření stejnosměrného napětí.
Nejprve se rozhodneme pohled naměřené napětí (DC nebo AC) a přesuňte přepínač do požadovaného sektoru. Vezměme si například AA baterii, jejíž konstantní napětí je 1,5 V. Vybereme sektor konstantního napětí a v něm je limit měření „2V“, jehož rozsah měření je 0...2 voltů.
Testovací vodiče musí být zasunuty do zásuvek, jak je znázorněno na obrázku níže:
červený měrka se obvykle nazývá pozitivní, a zasune se do zdířky, naproti které jsou ikony měřených parametrů: „VΩmA“;
černý měrka se nazývá mínus nebo generál a zasune se do zásuvky naproti které je ikona „COM“. Všechna měření se provádějí vzhledem k této sondě.
Pomocí kladné sondy se dotkněte kladného pólu baterie a záporné sondy záporného pólu. Výsledek měření 1,59 V je okamžitě viditelný na indikátoru multimetru. Jak vidíte, vše je velmi jednoduché.
Teď je tu další nuance. Pokud jsou sondy na baterii prohozeny, objeví se před nimi znaménko mínus, které signalizuje přepólování připojení multimetru. Znaménko mínus může být velmi výhodné v procesu nastavování elektronických obvodů, když potřebujete určit kladné nebo záporné sběrnice na desce.
Nyní se podívejme na možnost, když je hodnota napětí neznámá. Jako zdroj napětí použijeme AA baterii.
Řekněme, že neznáme napětí baterie, a abychom zařízení nespálili, začneme měřit od maximální hranice „600V“, což odpovídá rozsahu měření 0...600 Voltů. Pomocí multimetrových sond se dotkneme pólů baterie a na indikátoru vidíme výsledek měření rovný „ 001 " Tato čísla indikují, že není k dispozici žádné napětí nebo je jeho hodnota příliš malá, nebo je rozsah měření příliš velký.
Pojďme níž. Přepínač přesuneme do polohy „200V“, což odpovídá rozsahu 0...200 Voltů a dotkneme se sondami pólů baterie. Indikátor ukazoval hodnoty rovné „ 01,5 " V zásadě tyto údaje již stačí na to, aby bylo řečeno, že napětí AA baterie je 1,5 V.
Nula vepředu však naznačuje jít ještě níž a změřit napětí přesněji. Sjedeme na hranici „20 V“, která odpovídá rozsahu 0...20 voltů, a provedeme měření znovu. Ukazatel ukazoval „ 1,58 " Nyní můžeme s jistotou říci, že napětí AA baterie je 1,58 Voltu.
Tímto způsobem, aniž by znali hodnotu napětí, ji najdou a postupně klesají z horní meze měření na nízkou.
Existují také situace, kdy se při měření zobrazuje jednotka "" v levém rohu indikátoru. 1 " Jednotka označuje, že naměřené napětí nebo proud je vyšší než zvolený limit měření. Například. Pokud naměříte napětí 3 volty na hranici „2 V“, objeví se na indikátoru jednotka, protože rozsah měření této hranice je pouze 0...2 voltů.
Zbývá ještě jeden limit „200m“ s rozsahem měření 0...200 mV. Tento limit je určen pro měření velmi malých napětí (milivoltů), s nimiž se občas setkáme při nastavování nějakého amatérského rádiového designu.
2. Měření střídavého napětí.
Proces měření střídavého napětí se neliší od měření stejnosměrného napětí. Jediný rozdíl je v tom, že pro střídavé napětí není vyžadována polarita sond.
Sektor střídavého napětí je rozdělen do dvou podrozsahů 200V A 600V.
Na hranici „200V“ můžete měřit např. výstupní napětí sekundárních vinutí snižovacích transformátorů nebo jakékoliv jiné napětí v rozsahu 0...200 Voltů. Na hranici „600 V“ můžete měřit napětí 220 V, 380 V, 440 V nebo jakékoli jiné napětí v rozsahu 0...600 V.
Jako příklad změřme napětí 220V domácí sítě.
Přepínač přesuneme do polohy „600V“ a zasuneme sondy multimetru do zásuvky. Na indikátoru se okamžitě objevil výsledek měření 229 Voltů. Jak vidíte, vše je velmi jednoduché.
A ještě jedna věc.
Před měřením vysokého napětí VŽDY dvakrát zkontrolujte, zda je izolace sond a vodičů voltmetru nebo multimetru v dobrém stavu, a také dodatečně zkontrolovat zvolený limit měření. A teprve poté, co všechny tyto operace provedou měření. Ochráníte tak sebe i zařízení před nečekanými překvapeními.
A pokud něco zůstane nejasné, podívejte se na video, které ukazuje, jak měřit napětí a proud pomocí multimetru.
