Хостинг от HOST PROM - это надежное место для Ваших проектов !

 


ЭЛЕКТРОННЫЕ ВО ЛЬТМЕТРЫ

 

Определение и классификация. Электронным вольтмет­ром называется прибор, показания которого вызываются током электронных приборов, т. е. энергией источника пи­тания вольтметра. Измеряемое напряжение управляет то­ком электронных приборов, благодаря чему входное сопро­тивление электронных вольтметров достигает весьма боль­ших значений и они допускают значительные перегрузки.

Электронные вольтметры делятся на аналоговые и дис­кретные. В аналоговых вольтметрах измеряемое напряже­ние преобразуется в пропорциональное значение постоян­ного тока, измеряемое магнитоэлектрическим микроампер­метром, шкала которого градуируется в единицах напряже­ния (вольты, милливольты, микровольты). В дискретных вольтметрах измеряемое напряжение подвергается ряду преобразований, в результате которых аналоговая измеряе­мая величина преобразуется в дискретный сигнал, значение которого отображается на индикаторном устройстве в виде светящихся цифр. Аналоговые и дискретные вольтметры ча­сто называют стрелочными и цифровыми соответственно.

По роду тока электронные вольтметры делятся на вольт­метры постоянного напряжения, переменного напряжения, Универсальные и импульсные. Кроме того, имеются вольт­метры с частотно-избирательными свойствами — селектив­ные.

При разработке электронных вольтметров учитываются следующие основные технические требования: высокая чувствительность; широкие пределы измеряемого напряжения; широкий диапазон рабочих частот; большое входное сопро­тивление и малая входная емкость; малая погрешность; известная зависимость показаний от формы кривой измеря­емого напряжения. Перечисленные требования нельзя удов­летворить в одном приборе, поэтому выпускаются вольт­метры с разными структурными схемами.

 

 

Вольтметрыпеременного напряжения. Электронный вольтметр переменного напряжения состоит из преобразова­теля переменного напряжения в постоянное, усилителя и магнитоэлектрического индикатора. Часто на входе вольт­метра устанавливается калиброванный делитель напряже­ния. с помощью которого увеличивается верхний предел измеряемого напряжения. В зависимости от вида преобразования показание вольтметра может быть про­порционально амплитудно­му (пиковому), средневыпрямленному или среднеквадратическому значению измеряемого напряжения.

ДН

УПТ

АПр

V

U~

 

 

 

Рис.1.Структурная схема ана­логового электронного вольтметра с амплитуднымпреобразователем

 

Однакоследует иметь в виду, что шкалу любого электронного вольтметра градуируют всреднеквадратических (действующих) значениях напряже­ния синусоидальной формы.Исключение составляют им­пульсные вольтметры, шкалу которых градуируют в ам­плитудныхзначениях.

Вольтметр амплитудного (пикового) значения (рис.1) состоит из амплитудного преобразователя АПр, усилителя постоянного тока УПТ и магнитоэлектрического индика­тора,градуированного в вольтах. На входе вольтметра иногда предусматриваетсяделитель напряжения ДН. Ам­плитудныйпреобразователь выполняют по схеме с откры­тым или закрытым входом.

Амплитудныйпреобразователь с открытым входом (рис.2, а) представляетсобой последовательное соеди­нение вакуумного диода Д с параллельно соединенными ре­зистором Л? и конденсатором С. Если к зажимам 1—2 при­ложено напряжение u =Um sinwt от источника с внутрен­ним сопротивлением ri, то конденсатор через диод заря­жается до некоторогозначения Uc, которое приложено к электродамдиода так, что он большую часть периода закрыт, т. е. работает в режиме отсечки(рис. 2, б). В те­чение каждого периодадиод открывается на некоторый промежутоквремени 't1 - 't2 тогда и>Uc и конденсатор подзаряжается импульсом тока iД до напряжения Uc   • постоянная времени заряда tз = (Ri +RД ) С, где RДсопротивление открытого диода. Затем диод закрывается и конденсатор разряжается через резистор R в течение ин­тервала t2 - 't1 постоянная времени разряда tp = RC.

Постоянные времени должны отвечать следующим усло­виям: tз < 1/fв и tp > I/fн где fв и fн — границы частотного диапазона вольтметра. Очевидно, что tз << tp и R >> Ri +RД. В широкодиапазонных вольтметрах неравенство: tз < 1/fв выполнить не удается, и потому на высоких ча­стотах процесс установления длится в течение нескольких периодов измеряемого напряжения.

         1                Д

 

 

U~        Ri                                   +   C       R        Uпик

 

 

 

         2

 

 

                                      а)                                                                                             б)

Рис.2.Амплитудный преобразователь с открытым входом

Результатом амплитудногопреобразования является среднее значение слабопульсирующего напряжения Uc, которое в отличие от Um называютпиковым значением Uпик.

Uпик = Umcosq

Где q - угол отсечки диода.

Напряжение Uпик поступает на вход усилителяпостоян­ного тока, входное сопротивление которого большое, а выходное — малое. УПТ служит для согласования выходногосопротивления преобразователя с сопротивлением индика­тора и для повышениячувствительности вольтметра.

Амплитудныйпреобразователь с закрытым входов (рис. 3) представляет собой последовательноесоединение конденсатора постоянной емкости Сс параллельно соеди­ненными диодом Ди резистором R. Процесс преобразова­ния переменного напряжения впостоянное Uпик аналогиченрассмотренному выше, с тем отличием, что на зажимах 3—4 име­ются значительные пульсации напряжения, для сглаживаниякоторых предусмотрен фильтр.

    1               С                                        3             Rф

 

                                  Rд

U~                               Д                         R                       СФ  Uпик

 

 

 

    2                                                          4

 

 

 

 

 

Рис. 3. Принципиальная схема амплитудного преобра­зователяс закрытым входом

 

Процессы   преобразования пульсирующего    напряжения преобразователем с открытым изакрытым входом различны и зависят от полярности подключения к входным зажи­мам/—2 постоянной составляющейпульсирующего напря­жения. Если на вход амплитудного преобразователя с от­крытымвходом включено пульсирующее напряжение так,

Рис. 4. Диаграммынапряжении в амплитудных преоб­разователях: а—с открытым входом; б — с закрытым входом

что «+» постоянной составляющей приложен к аноду| диода, товыходное напряжение Uпик»Umax=U0+Um+, гдеUo — постоянная составляющая, а Um+ — амплитуда положительного полупериода переменнойсоставляющей (рис.4, а). Если к анодудиода приложен «—» постоянной составляющей, то диод закрыт все время ипреобразования нет. Если к аноду амплитудного преобразователя с закры­тымвходом приложено пульсирующее напряжение, то кон­денсатор С заряжен постоянной составляющей U0 преобразователь реагирует только на переменнуюсоставляющую. если к аноду диода приложен «+», то выходное напряже­ние Uпик» Um+, a если«—», то Uпик» Um- (рис. 4, б). Это полезное свойство вольтметров с закрытымвходом из­мерять отдельно значения напряжения положительного или отрицательногополупериодов широко используется для определения симметричности амплитудноймодуляции, на­личия ограничения сигналов и т.д. Амплитудные (пиковые вольтметрыхарактеризуются невысокой чувствительностью (порог чувствительности »0.1В)и широкой полосой частот (до 1 ГГц).

Вольтметр средневыпрямленного значения (рис.6)состоит из входного делителя напряжения ДЯ, широкопо­лосного транзисторногоусилителя ШУ, выпрямительногопреобразователя Пр имагнитоэлектрического индикатора.

Рис.5. Структурная схема универсаль­ного вольтметра

Входноесопротивление делителя напряжения высокое, и если усилитель имеет низкоевходное сопротивление, то между ними ставится узел согласования —преобразователь сопротивлений (с высоким входным и низким выходнымсопротивлениями). Выходное напряжение усилителя посту­пает на выпрямительныйпреобразователь, и через микроамперметр протекает постоянная со­ставляющая выпрямленно­го тока, пропорциональная средневыпрямленному зна­чению измеряемого напряжения.

Пр

ШУ

V

ДН

U~

 

 

 

Рис.6.Структурная схема вольтметра высокой чувствительности

 Шкалу индикатора градуируют всреднеквадратических значениях синусоидального напряжения.

Вольтметры,построенные по такой структурной схеме, характеризуются высокойчувствительностью (микро- и милливольты) и сравнительно узкой полосой частотизме­ряемых напряжений (1; 5; 10МГц). Обе эти характеристики определяютсяусилителем переменного напряжения.

Вольтметр среднеквадратического (действующего) зна­чения строитсяпо структурной схеме рис.6. Применя­ются преобразователи с квадратичнойхарактеристикой, обеспечивающей измерение среднеквадратического значе­ниянапряжения любой формы. К таким преобразователям относятся, в первую очередь,термоэлектрические и оптронные. На базе термоэлектрических преобразователей(см. рис-. 3-15, г) созданпреобразователь среднеквадратического значения [б], работающий на двухидентичных элементах ТПр1 и ТПр2 (рис. 7) и дифференциальномусилителе ДУ (микросхеме).Нагреватель первого термопреобразова­теля подключен к выходу широкополосногоусилителя, т. е. в цепь измеряемого напряжения Ux, анагреватель вто­рого — к выходу дифференциального усилителя ДУ, т. е. в цепь отрицательной обратнойсвязи. ТермоЭДС первого преобразователя Ет1 =aтU2x второго —Ет2 =aтU2вых, где Ux и(Uвых —среднеквадратические значенияизмеряе­мого и выходного напряжений соответственно.

Рис.7. Схема термоэлектрического пре­образователясреднеквадратического зна­чения напряжения

Термопарывключены встречно. Применяютдиф­ференциальный усилитель с большим коэффициентом усиления. Выходное напря­жениесреднеквадратического преобразователя связано ли­нейной зависимостью сосреднеквадратическим значением измеряемого напряжения.

Основнаяпогрешность преобразования обусловлена не ­идентичностью параметров термопреобразователей,увели­чивающейся с их старением, и составляет 2,5—6 %.

Вольтметры постоянного напряжения. Рассмотренный выше (рис.5) универсальный вольтметр позволяет из­мерять постоянное напряжение от десятых долей вольта и выше. Для измерения меньших значений (от 0,5 мкВ) применяют высокочувствительные электронные вольтметры с преобразованием постоянного напряжения в переменное, которое после значительного усиления вновь преобразуется в постоянное и измеряется магнитоэлектрическим микро­амперметром.

Цифровые электронные вольтметры. Принцип работы вольтметров дискретного действия состоит в преобразова­нии измеряемого постоянного или медленно меняющегося напряжения в электрический код, который отображается на табло в цифровой форме. В соответствии с этим обобщен­ная структурная схема цифрового вольтметра состоит из входного устройства ВхУ, аналого-цифрового преобразователя АЦП и цифрового индикатора Ц И.

ЦИ

АЦП

ВхУ

U

 

 

 

 

 

Рис.8 Обобщенная структурная схема цифрового вольтметра.

Цифровые вольтметры с время-импульсным преобразова­нием. Принцип работы заключается в преобразовании из­меряемого напряжения Ux в пропорциональный интервал времени ДГ, измеряемый числом N заполняющих его им­пульсов со стабильной частотой следования.

Вольтметр (рис. 3-30, а) работает циклами, длительность которых Т устанавливается с помощью управляющего уст­ройства УУ и обычно равна или кратна периоду питающей сети. Для единичного измерения Ux предусмотрен ручной запуск.

Погрешность измерения возникает вследствие нелиней­ности изменения линейнопадающего напряжения, неста­бильности порога срабатывания сравнивающих устройств.



Страниц (2):  [1] 2


 


Быстрый хостинг
Быстрый хостинг - Скорость современного online бизнеса

 

Яндекс.Метрика

Load MainLink_Second mode.Simple v3.0:
Select now URL.REQUEST_URI: webknow.ru%2Ftsifrovie_00003.html
Char set: data_second: Try get by Socet: webknow.ru%2Ftsifrovie_00003.html&d=1
					  

Google

На главную Авиация и космонавтика Административное право
Арбитражный процесс Архитектура Астрология
Астрономия Банковское дело Безопасность жизнедеятельности
Биографии Биология Биология и химия
Ботаника и сельское хозяйство Бухгалтерский учет и аудит Валютные отношения
Ветеринария Военная кафедра География
Геодезия Геология Геополитика
Государство и право Гражданское право и процесс Делопроизводство
Деньги и кредит Естествознание Журналистика
Зоология Издательское дело и полиграфия Инвестиции
Иностранный язык Информатика, программирование Исторические личности
История История техники Кибернетика
Коммуникации и связь Косметология Краткое содержание произведений
Криминалистика Криптология Кулинария
Культура и искусство Культурология Литература и русский язык
Литература зарубежная Логика Логистика
Маркетинг Математика Медицина, здоровье
Международное публичное право Частное право Отношения
Менеджмент Металлургия Москвоведение
Музыка Муниципальное право Налоги
Наука и техника Новейшая история Разное
Педагогика Политология Право
Предпринимательство Промышленность Психология
Психология, педагогика Радиоэлектроника Реклама
Религия и мифология Риторика Сексология
Социология Статистика Страхование
Строительство Схемотехника Таможенная система
Теория государства и права Теория организации Теплотехника
Технология Транспорт Трудовое право
Туризм Уголовное право и процесс Управление
Физика Физкультура и спорт Философия
Финансы Химия Хозяйственное право
Цифровые устройства Экологическое право Экология
Экономика Экономико-математическое моделирование Экономическая география
Экономическая теория Этика Юриспруденция
Языковедение Языкознание, филология

design by BINAR Design