10. Вольтметры и амперметры для измерения переменных напряжений и токов.

Вольтметры, содержащие усилители, называются электронными. На рисунке 1 приведена схема электронного вольтметра для измерения переменного напряжения.

Рисунок 1 – Схема  электронного вольтметра для измерения переменного напряжения

 

 Входное устройство обеспечивает требуемое входное сопротивление (высокое для вольтметров), содержит делитель напряжения, который предназначен для расширения пределов измерения напряжений в сторону больших значений.

  Усилитель постоянного тока предназначен для усиления сигнала до значения, необходимого для эффективной работы электромеханического преобразователя.

     Электромеханический преобразователь предназначен для преобразования энергии электромагнитного поля в механическую энергию.

     В зависимости от принципа действия электромеханические преобразователи делятся на: магнитоэлектрические, электромагнитные, электродинамические,

индукционные, электростатические, выпрямительные, электронные и т.д.

     В качестве вольтметров чаще всего применяются приборы магнитоэлектрической системы, работа которых основана на взаимодействии поля постоянного магнита и поля, создаваемого током в подвижной рамке, вращающейся в магнитном поле.

     К достоинствам приборов магнитоэлектрической системы относятся: большая точность (до 0,1%), высокая чувствительность, малое влияние внешних магнитных полей, незначительное влияние температуры, малая потребляемая мощность, равномерная шкала.

     Недостатками приборов магнитоэлектрической системы являются: чувствительность к перегрузкам и пригодность только для постоянного тока.

      Измерительный механизм состоит из подвижной и неподвижной частей. Под действием тока, протекающего через обмотку измерительного механизма, за счет взаимодействия магнитных поле постоянного магнита и тока в рамке создается вращающий момент, который действует на подвижную часть измерительного механизма. Подвижная часть под действием механических сил, пропорциональных значению измеряемой электрической величины, отклоняется на некоторый угол.

      Стрелочный прибор (указатель) показывает значение измеряемой величины.

11. Детекторы. Определение детектора, принципиальная схема детектора средневыпрямленных значений, принцип действия, временные диаграммы.

В схемы для измерения переменного напряжения  практически всегда включаются  детекторы.

Детекторы служат для преобразования переменного напряжения в постоянное или пульсирующее.

Переменное напряжение необходимо преобразовывать в постоянное в связи с тем, что измерения постоянного напряжения являются наиболее достоверными.

В зависимости от преобразования напряжение на выходе детектора может быть пропорционально пиковому, среднеквадратичному или средневыпрямленному значению входного напряжения. Электронные вольтметры классифицируются по этим признакам.

Измерение переменного напряжения осуществляется косвенным путем, так как требует дополнительного расчета.

Схема простейшего линейного детекторного вольтметра имеет вид, представленный на рисунке 2.4.

Рисунок 2.4 – Схема простейшего линейного детекторного вольтметра

Сопротивление R, определяющее величину входного сопротивления прибора, берется многим больше, чем сопротивление диода VD1 в направлении пропускания.

Так как переменные составляющие выпрямленного напряжения шунтируются достаточно большой емкостью С, то микроамперметр магнитоэлектрической системы находится под воздействием среднего значения выпрямленного тока, прямо пропорционального величине

Iср =  Uс.в./(R+r1),

где r1 – сопротивление диода VD1 в направлении пропускания.

То есть, прибор выдает показания прямо пропорциональные величине Uс.в

Диод VD2 создает путь для токов обратного направления, практически эквивалентный пути для тока, воздействующего на микроамперметр, благодаря чему входное сопротивление вольтметра остается примерно постоянным.

Структурная схема электронного вольтметра для измерения переменного напряжения представлена на рисунке 2.5.

Рисунок 2.5 – Схема электронного вольтметра