3. Додаткові опори

Розширення діапазону вимірювання напруг вольтметром для більших напруг реалізується за допомогою додаткових високоомних і високостабільних резисторів, які вмикаються послідовно з вольтметром (рис. 2).

Рис.2 – Схема включення додаткового резистора

Додаткові резистори виготовляються з манганіну, який має малий температурний коефіцієнт опору, щоб зменшити температурну похибку вимірювання. Додатковий опір є вимірювальним масштабним перетворювачем вхідної напруги U. у вихідну напругу U_н, яку вимірює вольтметр. Масштабний коефіцієнт перетворення k_U визначається співвідношенням

;

Опір додаткового резистора R_дод розраховується відпо­відно до заданого коефіцієнту перетворення k_U відомого опору вольтметра R_V за формулою

Приклад. Розрахувати опір додаткового резистора для розширення діапазону вимірювання напруги до 1000В вольтметром, опір якого R_V=20000 Ом, а діапазон вимірюван­ня О... 75 В.

Коефіцієнт масштабного перетворення напруги

Опір додаткового резистора

4. Подільники напруги

Резистивні подільники напруги — це вимірювальні перетворювачі, які зменшують на­пругу у задану кількість разів. Основною метрологічною характеристикою подільників напруги є коефіцієнт ділення К, який дорівнює відношенню вхідної напруги Uвх до вихідної Uвих, тобто К=Uвх/Uвих. Резистивні подільники напруги відтворюють одне значення коефіцієнта ділення (рис. 3,а) або кілька значень (рис.3,б).

а б

Рис.3. – Схема резистивного подільника напруги

На високих частотах починає проявлятися індуктивність резисторів подільника. Для зменшення залежності коефіцієнта ділення подільника напруги від частоти, паралельно резисторам подільника вмикають конденсатори з таким розрахунком, щоб сталі часу τ₁=R₁·C₁ і τ₂=R₂·C₂ були однаковими: τ₁=τ₂; R₁·C₁= R₂·C₂

Індуктивні подільники змінної напруги виконуються на тороїдальних магнітопроводах з високою магнітною проникністю, на які навиваються обмотки (рис. 4). Обмотки можуть вмикатися за трансформаторною або автотрансформаторною схемами. Індуктивні подільники можуть з'єднуватися каскадно. Витки обмоток перемикають відповідно до розрядів десяткового коду, тоді вихідна напруга такого тридекадного індуктивного подільника змінної напруги дорівнює:

Рис.4 - Індуктивний подільник змінної напруги

U_вих=U_вх(W_N1/W₁+ W_N2/W₁ W₂+ W_N3/W₁ W₂ W₃)

Є мнісні подільники напруги призначені для забезпечення високого вхідного опору на постійному струмові (рис. 4). Частіше всього ємнісні подільники напруги застосовуються для розширення діапазону вимірювання електростатичних приладів. На надвисоких частотах проявляються втрати в діелектрику конденсаторів, що призводить до похибок ділення.

Рис.4 – Ємнісний подільник напруги

Імпульсні подільники напруги складаються з електронного ключа і фільтра нижніх частот (рис. 5). Ключ упродовж часового інтервалу τ замикається і напруга надходить на вхід фільтра. Процес періодично повторюється з періодом T. Таким чином, на вході фільтра є імпульси з періодом повторення Т. Фільтр нижніх частот виділяє постійну складову послідовності імпульсів, яка прямопропорційна вхідній напрузі і залежить від співвідношення τ /T, тобто

Рис.5. – Імпульсні подільники напруги