Милливольтметр в чем измеряется

Характеристики и принцип работы электронного вольтметра

Необходимость в использовании вольтметра, прибора для измерения напряжения, возникает не только у профессиональных электриков. Практически все домашние мастера, автовладельцы и тем более радиолюбители активно применяют этот девайс. С его помощью можно определить наличие напряжения в бытовой электросети, проверить заряд АКБ автомобиля и т. д. Сегодня в продаже встречаются не только электромеханические приборы, но и электронные вольтметры.

Классификация приборов

Вольтметр представляет собой устройство, которое используется в электрике наряду с амперметром или омметром. Прибор можно подсоединять напрямую к источнику электроэнергии или параллельно нагрузке. Уже по одному названию прибора даже начинающий домашний мастер сможет точно сказать, для чего нужен вольтметр. Для классификации этих устройств используется многоступенчатая система.

В соответствии с назначением

Если на корпусе измерителя имеется маркировка В2, то он предназначен для использования в электроцепях постоянного тока. Также есть устройства для измерения переменного напряжения, обозначаемые В3.

Типов вольтметров в соответствии с назначением:

Все эти виды вольтметров широко используются в быту или промышленности.

По внешним признакам

Измерители напряжения можно разделить на три большие группы. Среди них наибольшими габаритами обладают стационарные.

Они предназначены для постоянного мониторинга показателей электрических сетей. Это бывает необходимо для поддержания бесперебойной работы различного оборудования. Эти устройства отличаются высокой чувствительностью и точностью измерений.

Приборы, которые монтируются в электрошкафах, называются щитовыми. В сравнении со стационарными, они имеют меньшие размеры. Переносные (автономные) измерители благодаря небольшому весу и габаритам максимально удобны в транспортировке, поэтому они получили широкое распространение в быту. Также эти измерители оснащены щупами для быстрого снятия показаний.

Диапазон и способ измерения

Необязательно быть профессиональным электриком, чтобы знать, в чем измеряется напряжение. Основной единицей является Вольт (В). Однако в электроцепях напряжение может быть различным.

Все измерители напряжения можно разделить на несколько групп в соответствии с диапазоном снимаемых значений:

Измерители могут быть электромеханическими (стрелочными), а также электронными (цифровыми). Устройства первого типа оснащены цифровой шкалой и стрелкой, закрепленной на раме с обмоткой. Они обладают определенной чувствительностью. Это коэффициент зависимости между фактическим электронапряжением в цепи и углом поворота стрелки.

Устройство вольтметра электронного типа предполагает наличие дисплея для отображения снятых показаний.

Кроме этого, в конструкции предусмотрена специальная микросхема, задача которой заключается в преобразовании аналогового сигнала в цифровой. Эти измерители обладают высокой чувствительностью и надежностью, поэтому их стоимость выше электромеханических аналогов.

Принцип работы

Первыми были созданы измерители электромеханического типа. В их работе используется магнитоэлектрический принцип. Постоянный магнит закреплен неподвижно, а между его полюсами установлен стальной сердечник. Монтаж этого элемента конструкции выполняется так, чтобы в кольцеобразном воздушном зазоре могло формироваться постоянное электромагнитное поле.

В зазор на полуосях установлена рамка, изготовленная из алюминия. Она способна свободно перемещаться. На рамке также есть катушка из тонкой проволоки. Указательная стрелка прибора крепится с помощью пружин к рамке. Как только через прибор начинает проходить электроток, в обмотке возникает электромагнитное поле. Рамка вступает с ним во взаимодействие и отклоняется вместе со стрелкой на расстояние, соответствующее величине напряжения.

Конструкция измерителя также содержит индукционный демпфер — пластинку из алюминия, закрепленную на раме со стрелкой. В соответствии с правилом Ленца, вихревые токи, возникающие в демпфере, вступают во взаимодействие с породившим их магнитным полем и замедляют колебания указателя прибора. Чтобы добиться необходимой точности измерения, прибор во время работы не должен подвергаться воздействию силы тяжести.

Для решения поставленной задачи подвижная часть измерителя оснащается системой грузиков, передвигающихся на стержнях. Кроме этого, для обеспечения точного измерения необходимо снизить силу трения стальных наконечников. Это достигается благодаря использованию специальных износостойких сталей. Изготовленные из них детали подвергаются полировке.

Перед началом измерения пользователю необходимо установить указательную стрелку в нулевое положение.

Для этого в конструкции прибора предусмотрен специальный корректировочный винт, соединенный с пружиной. Это классическая конструкция, но сегодня встречаются приборы, содержащие магниты разной формы. При этом в некоторых конструкциях магнит является подвижным.

Основные характеристики

Чем выше показатель внутреннего сопротивления прибора, тем меньшее влияние он оказывает на работу измеряемой электроцепи. Измерители с высоким выходным сопротивлением являются более точными. При выборе вольтметра необходимо обратить внимание на его характеристики. Среди них наиболее важными являются следующие:

Диапазон измерений прибора подбирается в зависимости от того, с какими величинами планируется работать. Большинство моделей способны измерять напряжение с показателем от нескольких десятков милливольт до сотен киловольт. Также важной характеристикой является и погрешность.

Этот показатель определяется изготовителем с помощью специальных тестов. Познакомиться с характеристиками прибора можно в инструкции по его эксплуатации.

Правила использования

Прибор должен подсоединяться к цепи параллельно. Следует убедиться, что он имеет диапазон измерений, соответствующий предполагаемому. Среди других правил грамотной эксплуатации можно выделить:

При выборе прибора пользователям стоит ориентироваться на собственный бюджет и поставленные задачи. Чтобы приобретенный прибор служил многие годы, следует соблюдать все правила эксплуатации.

Источник

БЛОГ ЭЛЕКТРОМЕХАНИКА

Блог судового электромеханика. Электроника, электромеханика и автоматика на судне. Обучение и практика. В помощь студентам и специалистам

17.05.2018

Милливольтметры и логометры для измерения температуры

Для переносных милливольтметров, работающих в комплекте с термоэлектрическими преобразователями градуировки ПП и ПР, внешнее сопротивление Rвн=1,6; 5 или 15 Ом; для щитовых — 5 или 15 Ом. Для переносных и щитовых приборов, работающих в комплекте с преобразователями градуировки ХК и ХА, Rвн = 0,6; 5 или 15 Ом.

Диапазоны измерений и градуировки милливольтметров соответствуют табл. 1, а их характеристики приведены в табл. 2.

Логометры работают в комплекте с термопреобразователями сопротивления стандартных градуировок. Сопротивления соединительных линий для логометров равны 5 или 15 Ом. Для подгонки сопротивления до значения, указанного на приборе, служат уравнительные катушки.

Термопреобразователи сопротивления присоединяются по двухпроводной или трехпроводной схеме. В первом случае изменение сопротивления соединительных проводов дает дополнительную погрешность, но применение высокоомного термопреобразователя значительно снижает ее, так как сопротивление проводов составляет незначительную часть общего сопротивления. При трехпроводной схеме сопротивление каждого соединительного провода и уравнительной катушки подгоняют отдельно, их суммарное сопротивление должно быть равно половине сопротивления линии, указанного на приборе. Такую схему применяют при значительных колебаниях температуры в местах прокладки соединительных линий.

Диапазоны измерений и градуировки логометров должны соответствовать табл. 3; их основные характеристики приведены в табл. 4.

Источник

Вольтметр-измеряем напряжение. Назначение, принцип работы, типы.

Вольтметр – это прибор, назначение которого измерять электродвижущую силу (ЕДС) на определенном участке электрической цепи, или проще – прибор для измерениянапряжения (разность электрических потенциалов). Этот прибор всегда подключается параллельно элементу питания или нагрузке. Измеренное значение вольтметр показывает в Вольтах.

Если говорить об идеальном вольтметре, то он должен обладать бесконечным внутренним сопротивлением, чтобы точно измерять напряжение и не оказывать побочного воздействия на цепь. Именно поэтому в приборах высокого класса стараются сделать максимально возможным внутреннее сопротивление, от которого зависит точность измерения и помехи, создаваемые вольтметром в электрической цепи.

Рисунок — Формулы измерения напряжения

Если говорить о способе монтажа, то вольтметры подразделяют на три основные группы:

Как становится ясно из названия, стационарные приборы используются там, где необходим постоянный контроль, щитовые – в распределительных щитках и на приборных панелях, а переносные – в компактных приборах, которые можно использовать в любом месте.

Рисунок — Схема подключения вольтметра

Посмотрите видео о подключении вольтметра:

По назначению все вольтметры делятся

Вольтметры переменного тока, как и постоянного используются для измерений в сетях с соответствующим типом тока, а вот селективные – могут отделять гармоническую составляющую сложного сигнала, и определять среднеквадратическое значение напряжения.

Импульсный вольтметр обычно используют для измерений амплитуды постоянных импульсных сигналов, а также они способны точно определить амплитуду одиночного импульса.

Фазочувствительные приборы могут измерять изменения составляющих комплексных напряжений, благодаря чему становится возможным точное исследование амплитудно-фазовой характеристики усилителей, и прочих подобных схем.

По принципу действия различают электронные (цифровые или аналоговые), и электромеханические вольтметры (электромагнитные, термоэлектрические, а также магнитоэлектрические, электродинамические и электростатические).

Все электромеханические приборы, за исключением термоэлектрических, по сути, являются обычным измерительным механизмом с показывающим устройством. Во всех них для расширения пределов измерений применяются дополнительные сопротивления.

Приборы данной категории, не смотря на довольно высокое внутреннее сопротивление, имеют относительно большую погрешность, что делает невозможным их использование в ходе экспериментов и исследований, где требуется повышенная точность данных.

Термоэлектрический вольтметр использует для замеров электродвижущую силу одной или нескольких термопар, которые греются из-за тока входящего сигнала. Они более точны и компактны, в сравнении с электромеханическими измерителями напряжения.

Электронные вольтметры в свою очередь подразделяются на цифровые и аналоговые.

Цифровой вольтметр преобразует постоянное значение напряжения в цифровой сигнал, который и выводится на табло прибора. Делается это при помощи аналого-цифрового преобразователя.

В аналоговых вольтметрах помимо магнитоэлектрического измерителя и дополнительных резисторов в обязательном порядке присутствует измерительный усилитель, позволяющий в несколько раз повысить внутреннее сопротивление прибора, и соответственно – улучшить точность показаний.

Рассмотрим несколько вольтметров разных производителей

1. В3-57 — микровольтметр

Измерительное устройство модели В3-57 — вольтметр-преобразователь среднеквадратич. показаний. Разработан для замеров среднеквадратич. значения напряжений произвольной формы и их линейного преобразован. в напряжение постоян. тока. Шкала прибора промаркирована в среднеквадратич. значениях напряжения и децибелах (от 0 дБ и до 0,775 В). Используется при контроле и наладке разнообразных радиотелетехнических устройств и средств связи, вычислении частотных характеристик широкополосных аппаратов, обследованиях шумовых устойчивых сигналов и т. д.

— Пределы замеров напряжений 10 мкВ — 300 В с граничными зонами: 0,03-0,1-0,3-1-3-10-30-100-300мВ 1-3-10-30-100-300В

— Границы частот 5 Гц — 5 МГц

— Допустимая погрешность, %: ±1 (30-300 мВ), ±1,5 (1-10 мВ), ±2,5 (0,1-0,3 мВ и 1-300 В), ±4 (0,03 мВ)

— Входное сопротивл.5 МОм ±20%

— Входная емкость: 27пФ (0,03-300 мВ) и 12 пФ (1-300 В)

— Напряжение на выходе линейного преобразоват. 1 В

— Сопротивление на выходе линейного преобразоват. 1 кОм ±10%

— Предельный коэфф. амплитуды сигнала 6*(Uk/Ux)

2.Вольтметры переменного напряжения АКИП-2401

— Измерение ср.квадратического значения переменного напряжения

— Диапазон частот: 5 Гц…5 МГц

— Диапазон измерения напряжения: 50 мкВ…300 В (6 пределов)

— Два измерительных ВЧ входа: Кан1 / Кан2

— Максимальное разрешение: 0,0001 мВ

— Отображение уровня входного сигнала в дБн, дБм, Uпик

— Автоматический или ручной выбор пределов измерений, удержание результата (Hold)

3. Вольтметр В7-40/1

Высококачественный цифровой универсальный прибор, предназначенный для измерения постоянного и переменного напряжений, силы токов и сопротивления постоянному току. вольтметр В7-40/1 применяется при производстве радиоаппаратуры и электрорадиоэлементов, при научных и экспериментальных исследованиях, в лабораторных и цеховых условиях. Встроенный в вольтметр В7-40/1 интерфейс IEEE 488 позволяет успешно использовать его в составе автоматизированных информационно — измерительных систем.

Вольтметр В7-40/1 соответствует жестким условия эксплуатации.

— Точность измерения по постоянному току вольтметра В7-40/1 — 0,05 %

— Максимальная разрешающая способность В7-40/1 — 1 мкВ; 10 мкА; 1 мОм

— Диапазоны 0,2; 20; 200; 1000 (2000) В

— Разрешение 1, 10, 100 мкВ; 1; 10 мВ

— Основная погрешность измерения ±(0,04 %+ 5 ед. мл. р)

— на диапазоне 0,2 В не менее 1 ГОм

— на диапазоне 2 В не менее 2 ГОм

— на диапазонах 200….1000 В, не менее 10 МОм

Ещё одно видео о способе подключения вольтметра:

Источник

Вольтметр.

Вольтметры, как и любые электрические приборы должны регулярно проверяться на соответствие техническим характеристикам, ремонтироваться и обслуживаться.

Определение технических характеристик вольтметра, виды вольтметров.

Чтобы определить технические характеристики вольтметра учитываются следующие показатели:

Стандартный вольтметр может измерять напряжение от милливольт до тысячи вольт. Но могут использоваться и специальные вольтметры.

Существуют миливольтметры и микровольтметры, которые могут измерить самые маленькие значения напряжения, но сохраняют высокую точность- до миллионных частей вольта. А есть киловольтметры- приборы, для измерения очень высокого напряжения, до 1000 вольт.

Чтобы работать с такими приборами нужны специальные навыки и опыт, допуск к эксплуатации электрических установок с напряжением более 1000 вольт. Это необходимо для избежания поломок приборов, работая с милли- и микровольтметрами или травм при работе с киловольтметрами.

Точность измерения (погрешность). С помощью этого параметра можно установить возможные отличия данных прибора от действующего напряжения в сети.

Вольтметры и их классификация.

Классификация вольтметров зависит от их конструкции, области применения, других параметров. Вольтметры подразделяются по следующим принципам:

Вольтметры электромеханического типа.

Большая чувствительность, а значит и точность имеется у магнитоэлектрических вольтметров. Данные приборы используются чаще в лабораториях. Самыми распространенными вольтметрами являются электромагнитные.

Вольтметры электронного типа.

Электронные вольтметры подразделяют на аналоговые и цифровые. В аналоговых приборах есть шкала и стрелка, которая показывает величину напряжения, отдаляясь от нуля. Такие приборы работают следующим образом: входное переменное напряжение переводится в постоянное, увеличивается и направляется на детектор. После этого выходной сигнал и приводит к отклонению стрелки. Чем сильнее отклоняется стрелка, тем сильнее входное напряжение.

В цифровых вольтметрах показания о значении напряжения выносятся на электронное табло.

Благодаря схеме универсальных вольтметров можно определять и постоянное и переменное напряжение, в зависимости от установленных переключателей режимов работы и их положения.

Вольтметры цифрового типа.

Измерения цифровыми вольтметрами будут точнее, чем аналоговыми. Измерение осуществляется путем превращения аналогового входного напряжения в цифровой код, который направится на цифровое отсчетное устройство, а затем трансформирует полученный двоичный код в десятичную цифру, которая появится на табло.

Корректность измерения напряжения обусловлена дискретностью входящего в состав прибора аналого-цифрового преобразователя.

Установление типа вольтметра по названию.

Техника безопасности при использовании вольтметров.

Требования соблюдения техники безопасности являются одинаковыми для всех электрических приборов. Во время измерения напряжения важно правильно поставить на приборе тип измеряемого напряжения. Если неверно установить постоянное напряжение, то при подключении к цепи с имеющимся там переменным напряжением, этот прибор может сломаться. Чтобы не ошибиться, нужно знать следующее.

220 В. Перед самими измерениями необходимо определить диапазон измерения, это очень важно. Например, если нужно исследовать наличие напряжение +27 В, то нужно установить: постоянное напряжение, пределы измерения больше измеряемого напряжения.

Если показатель напряжения в цепи неизвестен, то установите максимально возможный предел измерения. После потихоньку уменьшайте до появления показаний. Если сделать наоборот, то прибор выйдет из строя вследствие перенапряжения.

Источник

Милливольтметр в чем измеряется

Магнитоэлектрические милливольтметры широко применяют для измерения температур в комплекте с термоэлектрическими термометрами, а также с другими преобразователями, рассматриваемыми ниже.

Приицип действия и основы теории. Магнитоэлектрические милливольтметры основаны на использовании сил взаимодействия между постоянным током, протекающим по проводнику (обмотке подвижной рамки), и магнитным полем постоянного неподвижного магнита. Сила, действующая на проводник, направлена всегда нормально к направлению тока и к направлению магнитного поля. Для определения направления этой силы обычно пользуются правилом левой руки. Направление силовых линий проводника с током определяется известным правилом буравчика.

По закону Био-Савара сила действующая на находящийся в магнитном поле проводник длиною I, по которому протекает ток равна произведению длины проводника на магнитную индукцию В, силу тока и синус угла между направлением тока и направлением поля

Если проводник перпендикулярен направлению магнитного поля, 90° и сила имеет максимальное значение:

Если проводник I совпадает с направлением магнитного поля, то он не испытывает со стороны поля никакого воздействия .

Рис. 4-11-1. Рамка в магнитном поле.

Обмотка подвижной рамки милливольтметра выполняется из нескольких десятков витков тонкой изолированной медной проволоки. Такая рамка, помещенная в равномерное и раднальное магнитное поле, показана на рис. 4-11-1.

Если через обмотку рамки проходит ток то каждая активная сторона одного витка длиною I испытывает со стороны магнитного поля силу определяемую уравнением (4-11-1). Эта сила действует перпендикулярно к I и В, т. е. по касательной к окружности с радиусом ширина одного витка рамки), и если число витков обмотки рамки, то сила действующая на каждую сторону рамки, равна:

Вращающий момент, действующий на рамку,

где ширина одного витка, равная средней ширине обмотки рамки, длина активной стороны каждого витка, равная средней активной длине стороны обмотки рамки, число витков обмотки рамки; В — магнитная индукция в воздушном Цилиндрическом зазоре, сила тока, протекающего в обмотке рамки, активная площадь обмотки рамки, удельный вращающий момент или момент на единицу тока,

Чтобы каждому значению измеряемой величины соответствовал определенный угол поворота рамки, необходимо приложить к системе второй момент, линейно возрастающий с углом отклонения

подвижной части, противоположный вращающему и не зависящим от измеряемой величины. При наличии такого противодействующего момента рамка будет поворачиваться до тех пор, пока моменты не станут равными друг другу.

Противодействующий момент создается за счет закручивания двух пружинок или двух растяжек. Спиральные пружинки или растяжки одновременно служат для подвода тока в обмотку рамки.

Значение противодействующего момента в том и другом случае прямо пропорционально углу закручивания а следовательно, и углу поворота рамки:

где -удельный противодействующий момент, т. е. момент пружинок или растяжек, отнесенный к единице угла поворота который зависит от материала и размеров пружинок или растяжек.

При протекании тока через обмотку рамки подвижная часть будет находиться в равновесии при условии, что вращающий момент равен противодействующему:

Из этого условия найдем зависимость между углом поворота подвижной части и током через обмотку рамки:

где чувствительность измерительного механизма к току,

Пользуясь уравнением (4-11-5), найдем зависимость между углом поворота подвижной части и напряжением на зажимах прибора:

где внутреннее сопротивление милливольтметра, Ом.

определяет чувствительность измерительного механизма к напряжению,

Необходимо отметить, что в формуле (4-11-7) напряжение на зажимах милливольтметра, а не измеряемая э. д. с., поэтому точнее называть чувствительностью измерительного механизма к напряжению на зажимах. По отношению к чувствительности по току подобного указания не требуется, так как в неразветвленной цепи один и тот же ток течет через все элементы, в том числе и обмотку рамки.

Из уравнения (4-11-7) следует, что чувствительный к току прибор с большим внутренним сопротивлением не может обладать одновременно и высокой чувствительностью к напряжению. Милливольтметры, применяемые в комплекте с термоэлектрическими термометрами, обладают средней чувствительностью к напряжению, так как они являются высокоомными приборами, относящимися к группе милливольтметров с малым собственным потреблением мощности. Известно, что при измерении и цепях маломощных источников и, в частности, при измерении термо-э. д. с. термоэлектрических термометров большая мощность потребления прибора может значительно изменить режим цепи и значение термо-э. д. с., подлежащей измерению. Для милливольтметра потребляемая мощность

будет тем меньше, чем больше его сопротивление Для прибора, измеряющего силу тока, наоборот, чем меньше тем меньше потребляемая мощность.

Формулы (4-11-5) и (4-11-6) обычно называют уравнениями шкалы, из которых следует, что шкала милливольтметра, отградуированная в единицах напряжения, получается равномерной и что чувствительность его для любой отметки шкалы будет одна и та же.

При одном и том же угле поворота рамки перемещение указателя по шкале будет тем больше, чем больше расстояние от оси подвижной части до шкалы, или, иначе говоря, при прочих равных условиях точность отсчета прямо пропорциональна

На практике длину указателя стрелочных милливольтметров обычно измеряют в миллиметрах, а угол отклонения подвижной части в миллиметрах на миллиметр рад); тогда отклонение стрелки по круговой шкале будет равно длине дуги окружности с радиусом

где количество делений на длине дуги длина одного деления,

В этом случае чувствительность стрелочного милливольтметра к напряжению выражается в миллиметрах (или делениях шкалы) на единицу напряжения на зажимах прибора:

Величина, обратная чувствительности к напряжению, обозначается через и называется постоянной по напряжению. Она численно равна напряжению на зажимах прибора, вызывающему отклонение стрелки на (или на одно деление) шкалы:

милливольтметрах с световым указателем угол отклонения однократно отраженного зеркалом луча в 2 раза больше угла поворота рамки, и отклонение светового указателя по круговой шкале окружности с радиусом равно:

Для милливольтметра со световым указателем чувствительность к напряжению выражается в тех же единицах, что и для стрелочных милливольтметров:

При выводе зависимости показаний милливольтметра от измеряемой величины нами предполагалось, что температура прибора не изменяется. В действительности же на показания милливольтметра влияет изменение температуры окружающей среды. Температурные погрешности, возникающие от изменения магнитной индукции постоянного магнита и упругих свойств пружинок или растяжек, создающих противодействующий момент, практически взаимно уничтожаются. Но изменение сопротивления медной обмотки рамки милливольтметра, происходящее вследствие отклонения температуры окружающего воздуха от нормальной, может явиться причиной изменений показаний прибора. Допустим, что милливольтметр измеряет некоторую постоянную термо-э. д. с. термоэлектрического термометра. При повышении температуры окружающей среды увеличение сопротивления медной обмотки рамки составляет 0,4% на и ток, протекающий через нее, уменьшается. Это приводит к уменьшению вращающего момента милливольтметра, и, следовательно, при повышении температуры показания прибора уменьшаются на 0,4% на

Рис. 4-11-2. Схема милливольтметра с добавочным манганиновым резистором.

Для уменьшения изменения показаний милливольтметра, вызываемого отклонением температуры окружающего воздуха от нормальной температуры (или до любой температуры в пределах расширенной области (например, от 10 до 35°С), последовательно с медной обмоткой рамки измерительного механизма включают добавочный резистор из манганина (рис. 4-11-2). Температурный коэффициент электрического сопротивления манганина близок к нулю на Таким образом, сопротивление резистора практически не будет изменяться с температурой, а температурный коэффициент электрического сопротивления милливольтметра значительно уменьшится. Общее (внутреннее) сопротивление рассматриваемой схемы милливольтметра при 20°С равно:

Определим температурный коэффициент электрического сопротивления милливольтметра с добавочным резистором (рис. 4-11-2). Положим, что при температуре сопротивления обмотки рамки и милливольтметра соответственно равны и а при и тогда

Обозначая через а температурный коэффициент электрического сопротивления материала обмотки рамки (для меди ), получаем:

Подставляя значение в уравнение (4-11-15) и принимая во внимание формулу (4-11-14), получаем:

После простого преобразования это выражение принимает вид:

— температурный коэффициент электрического сопротивления милливольтметра.

Пример. Милливольтметр класса точности 1,0 при 20°С имеет сопротивление Ом, которое состоит из сопротивления обмотки рамки Ом и добавочного манганинового сопротивления Ом. Температурный коэффициент электрического сопротивления медной проволокиа Определим температурный коэффициент электрического сопротивления милливольтметра по формуле (4-11-18) или

В этом случае изменение показаний милливольтметра, вызванное отклонением температуры окружающего воздуха от нормальной температуры до любой температуры в пределах расширенной области, не превысит ±1% нормирующего значения измеряемой величины на каждые 10°С изменения температуры.

Применяют также и другие способы уменьшения значения температурного коэффициента, например последовательно с обмоткой рамки и добавочным сопротивлением включают терморезистор, имеющий отрицательный температурный коэффициент

электрического сопротивления. При увеличении температуры сопротивление цепи с терморезистором уменьшается на значение, близкое увеличению сопротивления обмотки рамки милливольтметра, так что общее его внутреннее сопротивление незначительно изменяется при изменении температуры окружающего воздуха.

Принципиальная электрическая схема милливольтметра с использованием цепи с добавочным терморезистором, например типа ММТ-8 (смесь окислов меди и марганца), показана на рис. 4-11-3, где измерительный механизм; терморезистор; резистор из манганина, предназначенный для спрямления нелинейной характеристики терморезистора добавочный манганиновый резистор, служащий для подгонки до заданного значения прибора.

Рис. 4-11-3. Схема милливольтметра с использованием цепи с добавочным терморезистором.

Следует отметить, что этот способ по сравнению с первым позволяет при большом сопротивлении (числе витков) обмотки рамки прибора и одном и том же значении магнитной индукции в кольцевом зазоре получить меньшее значение температурного коэффициента электрического сопротивления милливольтметра. В этом случае изменение показаний милливольтметра при отклонении температуры окружающего воздуха от нормальной температуры до любой температуры в пределах расширенной области (например, от 5 до не будет превышать, так же как и в первом случае, предела допускаемой основной погрешности прибора на каждые 10°С изменения температуры.

Измерительные механизмы милливольтметров. Ниже кратко рассмотрим измерительные механизмы милливольтметров, получившие наибольшее распространение. На рис. 4-11-4 показан измерительный механизм милливольтметра с внешним магнитом. Измерительный механизм с внешним магнитом состоит из малогабаритного постоянного магнита 2, скрепленного с полюсными наконечниками 1 из магнитомягкой стали, неподвижного сердечника 9 также из магнитомягкой стали и подвижной рамки 8. Обмотка рамки выполняется из нескольких десятков витков тонкой изолированной медной проволоки. Осью рамки служат два керна 6, опирающихся на агатовые или корундовые подпятники, завальцованные в опорных винтах 5. В воздушном зазоре создается равномерное радиальное магнитное поле в пределах рабочего угла поворота рамки вокруг сердечника.

Для отсчета показаний милливольтметра рамка снабжена легкой алюминиевой стрелкой 3. Нерабочий конец стрелки имеет два усика с нарезкой, на которых расположены грузы 10. С помощью этих грузов подвижная часть уравновешивается так, чтобы ее центр тяжести находился с достаточной точностью на оси вращения, В этом

случае на подвижную часть не удет действовать дополнительный момент от силы тяжести, и показания прибора не будут зависеть от его наклона в допускаемых пределах.

Ток в обмотку рамки подводится и отводится по спиральным пружинкам 7, которые одновременно создают противодействующий момент. Спиральные пружинки, изготовленные из фосфористой бронзы или из других бронзовых сплавов, припаяны концом внутреннего витка к оси рамки, внешний же их конец припаян у нижней пружины к неподвижному штифту, а у верхней пружины — к поводку корректора нуля 4,

Рис. 4-11-4. Измерительный механизм милливольтметра с внешним постоянным магнитом.

Крепление сердечника, подвижной части, винтов с подпятниками и вилки корректора нуля осуществляется в обойме с мостиком 12. Мостик и обойму, разделяющую полюсные наконечники, изготовляют из немагнитного материала.

Не менее важной деталью измерительного механизма является магнитный шунт (стальная пластина) 11, перекрывающий с торца зазор между полюсными наконечниками, через который проходит часть (5—10%) магнитного потока. Перемещая шунт, можно менять значение ответвленного в него магнитного потока, а следовательно, и изменять в некоторых пределах магнитную индукцию в воздушном зазоре. Таким образом, магнитный шунт дает возможность регулировать номинальный угол отклонения подвижной части механизма и осуществлять подгонку верхнего предела измерения при заданном значении внутреннего сопротивления милливольтметра.

Подвижная часть измерительного механизма, установленная на кернах, может быть выполнена с вертикальной (рис. 4-11-4) и горизонтальной осью вращения рамки. Наибольшее распространение получили милливольтметры с вертикальной осью подвижной части измерительного механизма.

На рис. 4-11-5 показана подвижная часть милливольтметра на растяжках, где 1 — рамка; 2 — растяжки; 3 — пружины; 4 — букса; 5 — стрелка. Эта подвижная часть устанавливается в воздушном зазоре магнитопровода, так же как и подвижная часть на кернах (рис. 4-11-4). Растяжки, изготовляемые из бериллиевой бронзы и других сплавов (ГОСТ 9444-60), имеют форму плоских лент с большим отношением сторон (ширина 0,1-0,3 мм, толщина 0,01-0,025 мм).

Рис. 4-11-5. Подвижная часть (рамка) милливольтметра на растяжках.

Рис. 4-11-6. Измерительный механизм со световым указателем.

Они служат для подвода и отвода тока обмотки рамки и одновременно создают противодействующий момент.

Во избежание изменений напряжения лент растяжек при колебаниях температуры и для увеличения эластичности в аксиальном и радиальном направлениях они припаиваются со стороны обоймы к пружинам (обойма на рис. 4-11-5 не показана). Со стороны рамки растяжки крепятся в буксах, прикрепляемых непосредственно к рамке.

Показывающие милливольтметры с подвижной частью на растяжках, применяемые для измерения термо-э. д. с. термоэлектрических термометров, выполняются и со световым указателем. Основные узлы измерительного механизма с отсчетным устройством такого прибора показаны на рис. 4-11-6. Измерительный механизм включает в себя подвижную часть, состоящую из рамки 1 и зеркала 5, малогабаритный постоянный магнит с полюсными наконечниками 2 и вкладышем 3 из немагнитного материала. Между полюсами помещен цилиндрический сердечник 6 из магнитомягкой стали, который обеспечивает получение радиального магнитного поля в зазоре. В зазоре вокруг сердечника в пределах рабочего угла может вращаться

рамка, закрепленная на растяжках 4. Оптическая система с отсчетным устройством состоит из осветителя 7, полупрозрачной шкалы 8 и зеркала. В диафрагме осветителя установлена нить, изображение которой проектируется на шкалу в виде теневого штриха на фоне светлого пятна. У приборов с таким отсчетным устройством угол отклонения однократно отраженного зеркалом луча (светового пятна с изображением нити) в 2 раза больше угла поворота рамки. Милливольтметры со световым указателем обеспечивают беспараллаксный отсчет показаний.

Следует отметить, что милливольтметры с подвижной частью на растяжках обладают высокой механической прочностью. В них нет кернов, которые изнашиваются в условиях незначительных вибраций или разрушают шлифованную поверхность подпятника

Рис. 4-11-7. Измерительный механизм с внутрирайонным магнитом.

Кроме рассмотренных механизмов милливольтметров применяют в настоящее время измерительные механизмы с внутрирамочным магнитом (рис. 4-11-7). Внутрирамочный магнит представляет собой неподвижный цилиндрический сердечник 1. Место внешнего магнита здесь занимает магнитопровод 2, выполненный в виде кольцевого ярма из магнитомягкой стали. Внутрирамочный магнит крепится к магнитопроводу с помощью обоймы 4 из немагнитного материала. Подвижная часть (рамка) 3 монтируется на кернах или растяжках.

Следует отметить, что поле внутрирамочного магнита неоднородно. Это делает их пригодными для применения в логометрах При применении внутрирамочных магнитов в измерительных механизмах милливольтметров для получения однородного магнитного поля в зазоре в пределах рабочего угла магнит снабжают тонкими полюсными наконечниками.

У милливольтметров с внутрирамочным магнитом по сравнению с приборами, имеющими внешний магнит, на несколько порядков меньше как собственное поле рассеяния, так и воздействие внешних магнитных полей и ферромагнитных масс. Кроме того, измерительные механизмы с внутрирамочным магнитом позволяют уменьшить габариты милливольтметров. Недостатком этих измерительных механизмов милливольтметров является сложность изготовления магнитного шунта.

Конструктивные формы милливольтметров. Милливольтметры с подвижной частью на кернах разделяются на две подгруппы; с вертикальной и горизонтальной осью. Они конструктивно оформляются в виде показывающих приборов. Наибольшее распространение получили приборы с вертикальной осью. Милливольтметры с подвижной частью на растяжках конструктивно оформляются в виде показывающих, показывающих и самопишущих приборов.

В зависимости от назначения милливольтметры подразделяются на переносные и стационарные (щитовые) приборы. Для показывающих переносных приборов установлены классы точности 0,2; 0,5 и 1,0, а для стационарных приборов показывающих, показывающих и самопишущих — классы точности 0,5; 1,0; 1,5 и 2,5 (ГОСТ 9736-68). Класс точности 2,5 допускается только для показывающих миниатюрных милливольтметров с длиной шкалы менее Обозначение класса точности и внутреннее сопротивление прибора указываются обычно на. его циферблате.

Пределы допускаемой основной абсолютной погрешности и изменение показаний милливольтметров выражаются в единицах напряжения, обычно в милливольтах.

Переносные милливольтметры, предназначенные для работы с термоэлектрическими термометрами, изготовляются как с двойной градуировкой — в градусах Цельсия и в единицах напряжения (обычно милливольтах), так и с градуировкой только в милливольтах.

Милливольтметры переносные с двойной градуировкой могут быть использованы для непосредственного измерения температуры по шкале, отградуированной в градусах Цельсия при работе с термоэлектрическим термометром заданной градуировки, а при использовании милливольтовой шкалы приборы могут быть использованы для измерения термо-э. д. с. любого термоэлектрического термометра. Для шкалы, отградуированной в градусах Цельсия, обозначение градуировки и значение внешнего сопротивления (сопротивление соединительных проводов и термоэлектрического термометра) указывается на циферблате прибора.

Стационарные, показывающие и самопишущие милливольтметры, предназначенные для работы со стандартными термоэлектрическими термометрами, изготовляются с одной шкалой, отградуированной в градусах Цельсия для заданной градуировки. Пределы измерений и градуировки этих приборов должны выбираться в соответствии с требованиями ГОСТ 9736-68.

Изменение показаний милливольтметров, вызванное отклонением температуры окружающего воздуха, от нормальной для переносных и для стационарных приборов) или обозначенной на циферблате прибора до любой температуры в пределах расширенной области не должны превышать предела допускаемой основной погрешности на каждые 10°С изменения температуры.

Рассмотрим некоторые типы и модификации стационарных милливольтметров. Показываюшие милливольтметры типа выпускаемые Ереванским приборостроительным заводом, выполнены в плоскопрофильном металлическом корпусе и предназначены для утопленного монтажа на вертикальных щитах. На рис. 4-11-8 показан общий вид милливольтметра типа М-64. Принципиальная электрическая схема этого прибора приведена на рис. 4-11-3. Измерительные механизмы милливольтметров типа класса точности 1,5 выполнены с внутрирамочным

магнитом и подвижной частью на кернах. Милливольтметр МР-64-02 отличается от прибора М-64 только наличием двухпозиционного регулирующего устройства.

В милливольтметрах типа МВР-6 классов точности 1,0 и 1,5 (в зависимости от модификации) используется измерительный механизм с внешним магнитом и подвижной частью на растяжках. Плоскопрофильные корпусы приборов этого типа выполнены так же, как у милливольтметра М-64. Некоторые модификации приборов МВР-6 снабжаются двух- или трехпозиционным регулирующим устройством и устройством КТ для автоматической компенсации изменения термо-э. д. с. термоэлектрического термометра, вызываемого отклонением температуры свободных концов его от градуировочной

Рис. 4-11-8. Общий вид профильного милливольтметра типа М-64.

Милливольтметры узкопрофильные со световым указателем типа МВУ6 классов точности 0,5; 1,0 и 1,5 входят в унифицированный комплекс аналоговых сигнализирующих контактных приборов (АСК). Эти приборы в горизонтальном исполнении предназначены для утопленного монтажа на вертикальных щитах и пультах, в вертикальном исполнении для монтажа на горизонтальных и наклонных пультах с определенным углом наклона.

Приборы узкопрофильные со световым указателем изготовляются показывающие (модификация А), показывающие и сигнализирующие (модификация С), показывающие и позиционно регулирующие (трехпозиционные — модификация К, двухпозиционные с правым контактом — модификация КП, двухпозиционные с левым контактом — модификация КЛ). Милливольтметры МВУб выпускаются с односторонней, двусторонней и безнулевой шкалами. Все модификации приборов со световым указателем (например, типа МВУб-51 и МВУб-41 классов точности 0,5 и 1,0 соответственно), предназначенных для работы в комплекте со стандартными термоэлектрическими термометрами, снабжаются дополнительным устройством

Принципиальная электрическая схема прибора приведена на рис. 4-11-10, где измерительный механизм магнитоэлектрический; 3 — зеркало; лампа осветительная терморезистор резистор манганиновый; добавочный манганиновый резистор; фоторезисторы, укрепленные на зеленой шторке; фоторезисторы, укрепленные на красной шторке. В приборах модификаций и устанавливаются также по четыре фоторезистора, в милливольтметрах модификаций фоторезисторы не устанавливаются. В пределах заштрихованных участков 9 (зеленая шторка) и 7 (красная шторка) фоторезисторы освещены (рис. 4-11-9).

Рис. 4-11-10. Принципиальная электрическая схема милливольтметра типа

При отклонении светового указателя трехпозиционного прибора от начальной отметки до конца участка зеленой шторки указатель имеет зеленый цвет и освещены левые фоторезисторы Если указатель 8 находится между заштрихованными участками 9 и 7, то все фоторезисторы затемнены, а световой указатель не окрашен. При достижении указателем начала участка красной шторки и далее цвет указателя станет красным и будут освещены правые фоторезисторы . В момент достижения световым указателем установленного значения сопротивление освещенных фоторезисторов резко уменьшается, что и используется для управления внешними релейными устройствами. Выходной ток фоторезисторов в затемненном состоянии не более а в освещенном состоянии не менее (при напряжении 10 В и напряжении накала лампы осветителя не более 5 В).

Погрешность срабатывания фотоконтактного устройства не превышает 1,0% (для приборов класса точности 0,5) и 1,5% (для

приборов класса нормирующего значения измеряемой величины.

Для приборов с односторонней шкалой применяют блок с устройством а для приборов с безнулевой шкалой блок БУ-11 с устройством снабженным подавителем.

Милливольтметры узкопрофильные со световым указателем изготовляются большого габарита с размерами наличника и длиной шкалы класса точности 0,5; среднего габарита с размером наличника и длиной шкалы классов точности 0,5 и 1,0; малого габарита с размером наличника и длиной шкалы классов точности 1,0 и 1,5. Приборы малого габарита могут быть использованы для измерения второстепенных параметров, а также для встраивания непосредственно в мнемосхемы.

Рис. 4-11-11. Упрощенная кинематическая схема механизма одноточечного самопишущего милливольтметра.

Рассмотренная принципиальная электрическая схема милливольтметра, показанная на рис. 4-11-10, используется также в приборах МВУ-52 и МВУ6-42 классов точности 0,5 и 1,0, предназначенных для измерения, сигнализации или регулирования температуры в комплекте с термометрами сопротивления и в приборах МВУ6-53 и МВУ6-43 классов точности 0,5 и 1,0 для работы с телескопами радиационных пирометров Они работают в комплекте с дополнительным блоком, тип которого выбирается в зависимости от типа и модификации (А, С, К, КЛ, КП) прибора.

Самопишущие милливольтметры применяются для измерения и записи температуры в одной точке и в нескольких (обычно 2—6) точках на одной диаграммной ленте. Одноточечные самопишущие милливольтметры могут быть выполнены с двух- или трехпозиционным регулирующим устройством, которое может быть использовано также и для сигнализации температуры. Измерительный механизм самопишущего прибора, разработанного НПО «Термоприбор», выполнен с внутрирамочным магнитом и подвижной частью на растяжках. Имеются самопишущие приборы, у которых в измерительном механизме используется внешний магнит.

Рассмотрим показанную на рис. 4-11-11 упрощенную кинематическую схему механизма одноточечного самопишущего милливольтметра. Основными узлами являются лентопротяжный механизм, Тужащий для продвижения диаграммной ленты 2, и механизм записи показаний прибора на диаграммной ленте. Лентопротяжный

механизм включает в себя: катушку 4, подающую диаграммную ленту; ведущий барабан 3 с направляющими штифтами, входящими в перфорационные отверстия диаграммной ленты; редуктор ведущего барабана (на схеме не показан), катушку 1, принимающую отработанную диаграммную ленту. Направление движения диаграммной ленты показано стрелками. Механизм записи состоит из профильного кулачка 12, который с помощью планки с собачкой 13 и кулисы 11 поднимает или опускает падающую дужку 8.

Привод кинематической схемы осуществляется синхронным двигателем посредством пары зубчатых колес. Двигатель и зубчатые колеса на рис. 4-11-11 не показаны. Как видно из схемы, собачка планки, прижимаемая пружиной, скользит по поверхности кулачка, который вращается с определенной скоростью. Благодаря этому периодически через каждые 20 с собачка планки попадает в углубление кулачка и опускает вниз кулису и падающую дужку. Последняя в свою очередь опускается на стрелку 9, которая прижимает красящую ленту 5 к диаграммной ленте, в результате чего на ней отпечатывается одна цветная точка. В результате на диаграммной ленте, движущейся со скоростью 20, 40 или получается точечная линия или кривая, характеризующая показания прибора за определенный промежуток времени,

В самопишущих приборах этого типа стрелка прижимает красящую ленту к диаграммной ленте, проходящей через прямолинейный направляющий валик 6. Поэтому запись показываемой температуры прибором осуществляется в прямоугольных координатах, несмотря на то, что стрелка движется вдоль круговой шкалы 7 с радиусом, равным длине стрелки, закрепленной на рамке 10.

В приборах, предназначенных для записи 2—6 точек, количество красящих лент равно числу точек. Красящие ленты монтируются на специальной раме-качалке, приводимой в действие от кулисы при ее подъеме посредством храповика и профилированного кулачка, имеющих общую ось. Кроме того, многоточечные приборы снабжают двухполюсным переключателем и указателем точек, показывающим порядковый номер подключенного термоэлектрического термометра и одновременно цвет красящей ленты для этой точки. Измерительная схема самопишущего милливольтметра выполнена аналогично показанной на рис. 4-11-3.

Пределы допустимой основной погрешности показаний самопишущего милливольтметра не превышают ±1%, а записи ±1,5% нормирующего значения измеряемой величины, выраженного в милливольтах.

Самопишущие милливольтметры предназначены для работы при температуре окружающего воздуха от 10 до 50°С и относительной влажности до 80% (при температуре 30°С), при отсутствии коррозионной среды. Приборы не могут быть использованы для работы во взрывоопасных и пожароопасных помещениях,

Источник