Voltmeter

Was ist ein Voltmeter?

Ein Voltmeter ist ein Instrument zur Messung der Spannung oder der elektrischen Potentialdifferenz zwischen zwei Punkten in grundlegende elektrische Schaltkreise . Analoge Voltmeter bewegen einen Zeiger proportional zur Spannung der Schaltung über eine Skala. Voltmeter können eine Genauigkeit von einigen Prozent des Skalenendwerts haben und werden mit Spannungen von einem Bruchteil eines Volt bis zu mehreren tausend Volt verwendet.

Zwei übliche Spannungsmessungen sind Gleichstrom (DC) und Wechselstrom (AC). Obwohl Spannungsmessungen die einfachste der verschiedenen Arten von analogen Messungen sind, stellen sie aufgrund von Rauschüberlegungen besondere Herausforderungen. Analoge Voltmeter bewegen einen Zeiger proportional zur Spannung der Schaltung über eine Skala. Digitale Voltmeter geben mithilfe eines Wandlers eine numerische Anzeige der Spannung. Verschiedene Arten von Voltmetern sind

1. Analoge Voltmeter

2. VTVMs und FET-VMs

3. Digitale Voltmeter

1. Analoge Voltmeter

Das analoge Voltmeter enthält einen ablenkenden Anzeigespannungsmesser. Dies sind bewegliche Eisen, bewegliche Spulen und elektrostatische Voltmeter. Es gibt zwei Arten von Instrumenten mit beweglicher Spule, nämlich Permanentmagnet- und Dynamometer

“Schaltplan des Vollwellenbrückengleichrichters ”

Moving-Coil-Instrumente mit einem Permanentmagnetfeld nur auf Gleichstrom reagieren. Instrumente mit beweglicher Spule bestehen aus einem Permanentmagneten zur Erzeugung eines Magnetfelds und einer Spule, die auf ein Weicheisenstück gewickelt ist und sich um ihre eigene vertikale Achse dreht. Wenn der Strom durch diese Spule fließt, wird ein Ablenkdrehmoment gemäß der Lorenz-Kraftgleichung erzeugt. Dieses Drehmoment ist direkt proportional zur Spannung an diesem bestimmten Stromkreis.

Ein Gleichspannungsvoltmeter wird konstruiert, indem der Widerstand dieses Instruments und auch eines in Reihe geschaltet werden sehr hoher Widerstand parallel zu der Schaltung, in der wir die Spannung messen wollen. Dynamo-Messgerät Das Moving-Coil-Instrument besteht aus zwei Spulen, von denen eine fest und die andere rotierend ist. Das Zusammenspiel der beiden Felder, die durch das Paar aus fester Spule und beweglicher Spule erzeugt werden, erzeugt ein Ablenkdrehmoment. Diese werden nur in Gleichstrommesskreisen verwendet, wodurch dieses Instrument weniger genutzt wird.

Voltmeter mit beweglicher Spule

Vorteile von beweglichen Spuleninstrumenten

Der Maßstab ist einheitlich
Einfache Erweiterung für Mehrbereichsmessungen.
Energieeffizient
Streulastströme sind im Vergleich zu beweglichen Eiseninstrumenten sehr klein.

Bewegliches Eisenvoltmeter

Während bewegliche Eiseninstrumente werden in Wechselstromkreisen verwendet. Elektromagnetische Instrumente werden in einfache bewegliche Eisen-, Dynamometer- und Induktionsinstrumente unterteilt. Wieder bewegliches Eisen, klassifiziert als Anziehungs- und Abstoßungsinstrumente. Darin besteht auch Weicheisen, das aus beweglichen und festen Spulen besteht. Das Zusammenspiel der von diesen beiden Elementen erzeugten Flüsse erzeugt das Ablenkdrehmoment. Die Reichweite dieser Instrumente wird erweitert, indem die Widerstände in Reihe mit der Spule geschaltet werden. Einige der Nachteile sind ungleichmäßige Skalierung, Streufeldstromeffekte auf das Instrument usw.

Vorteile von beweglichen Eiseninstrumenten

Diese werden sowohl für AC- als auch für DC-Messungen verwendet.
Niedrige Kosten im Vergleich zu beweglichen Eiseninstrumenten.
Das Verhältnis von Drehmoment zu Gewicht ist hoch

Elektrostatisches Voltmeter

Elektrostatische Voltmeter Verwenden Sie nach dem elektrostatischen Prinzip die gegenseitige Abstoßung zwischen zwei geladenen Platten, um einen an einer Feder befestigten Zeiger abzulenken. Diese Arten von Instrumenten werden für verwendet Hochspannung Wechselstrommessungen sowie Gleichstrommessungen. Diese sind von Kondensator vom Typ einer elektrostatischen Scheibe über den zu messenden Stromkreis angeschlossen. Die elektrostatischen Voltmeter können basierend auf der mechanischen Konfiguration in drei Typen eingeteilt werden. Das sind Abstoßung, Anziehung und Symmetrie. Das Ablenksystem besteht aus einem Deflektor, der an einem Torsionsfaden aufgehängt ist oder von den Lagern geschwenkt werden kann. Ordnet die Elemente in diesem Instrumententyp mit einigen speziellen Elementen wie kapazitiven Elementen an, einschließlich parallelen Platten, konzentrischen Zylindern, klappbaren Platten usw. Bewegung Das Dämpfungsdrehmoment wird durch Luft- oder Flüssigkeitsdämpfungsschaufeln oder durch Wirbelstromdämpfung bereitgestellt.

Vorteile elektrostatischer Instrumente

Diese ziehen nur die Ströme bei Gleichstrom ist Leckstrom und Strom, der zum Laden der kapazitiven Elemente erforderlich ist
Hohe Empfindlichkeit
Kann kleinste Ladespannungen messen
Hoher Bereich der Spannungsmessmöglichkeit fast 200KV

2. VTVMs und FET-VMs

Vakuumröhren-Voltmeter (VTVM)

Diese Arten von Instrumenten verarbeiten Gleichspannungs-, Wechselspannungs- und Widerstandsmessungen. Bei dieser Art von Spannungsmessgerät wird ein elektronischer Verstärker zwischen dem Eingang und dem Messgerät verwendet. Aufgrund dieser Anordnung wird der aus dem Prüfling entnommene Strom reduziert. Das Widerstandsbereich wird an der Eingangsseite im Bereich von 1-20 Mega Ohm verwendet. Durch diese Widerstandsänderung können wir den zu messenden Bereich auswählen. Wenn dieses Instrument die Vakuumröhre im Verstärker verwendet, wird es als Vakuumröhrenvoltmeter bezeichnet. Diese werden bei Hochleistungs-Wechselstrommessungen verwendet. Als Erfindung von Festkörpervorrichtungen, die in den Verstärkern verwendet werden, werden diese Arten von Voltmetern als FET-VM bezeichnet.

Vorteile

Diese haben eine hohe Eingangsimpedanz, daher ist der Ladefehler geringer
Nichtlinearität ist nahezu beseitigt
Fähigkeit, langsam variierende Spannungen anzuzeigen.

3. Digitale Voltmeter

Digitale Voltmeter

Die Genauigkeit des Voltmeters wird von vielen Faktoren beeinflusst, einschließlich Temperatur- und Versorgungsspannungsschwankungen. DVMs zeigen die gemessene Spannung mithilfe von LCDs oder LEDs an, um das Ergebnis in einem Gleitkommaformat anzuzeigen. Wenn Spannungsmessungen durchgeführt werden und die Ergebnisse digital mit LED oder angezeigt werden LCD-Anzeigen muss das Instrument einen A / D-Wandler enthalten. Unter Verwendung eines programmierten Mikrocontrollers, eines ADC- und eines LCD-Displays ist die folgende Schaltung bereit, eine genaue digitale Anzeige von Analogwerten von 0 bis 15 Volt Gleichstrom bereitzustellen. Diese werden aufgrund der Eigenschaften wie Genauigkeit, Haltbarkeit und zusätzlichen Funktionen verwendet. Dadurch werden die Parallaxenfehler vollständig beseitigt. Das zu testende Signal wird konvertiert und dann verstärkt.

Vorteile digitaler Voltmeter

Reduziert die Parallaxenfehler
Automatische Entfernungsmessung
Automatisierte Polarität
Hochauflösendes Instrument mit hoher Präzision.

Digitaler elektronischer Voltmeter-Schaltplan

Elektronisches Schaltbild des digitalen Voltmeters

Das digitale Voltmeter-Design verwendet einen Mikrocontroller, der als effizient, fehlerfrei und genau bei der Abwicklung des Datenträgerbetriebs gilt. Anstatt die absolut analogen Methoden zum Ermitteln der Spannungen zu verwenden, liefert das digitale Voltmeter viel genauere und genauere Spannungswerte in einem bestimmten Stromkreis im Bereich des Voltmeters.

Sehen Sie sich das folgende Video an, um die Funktionalität des digitalen Voltmeters zu verstehen:

Sie können gute Kenntnisse über bekommen elektronische Schaltkreise und verschiedene Ideen zu Elektronikprojekten, indem Sie diesen Blog regelmäßig besuchen. Sie können diesen Blog für regelmäßige Updates abonnieren.

Bildnachweis: