Напряжение чем измеряется прибором
Прибор для измерения напряжения. Как измерить напряжение мультиметром
03 Ноя 2016г | Раздел: Электрика
Здравствуйте, уважаемые читатели сайта sesaga.ru. Основной единицей измерения электрического напряжения является вольт. В зависимости от величины напряжение может измеряться в вольтах (В), киловольтах (1 кВ = 1000 В), милливольтах (1 мВ = 0,001 В), микровольтах (1 мкВ = 0,001мВ = 0,000001 В). На практике, чаще всего, приходится сталкиваться с вольтами и милливольтами.
Существует два основных вида напряжений – постоянное и переменное. Источником постоянного напряжения служат батареи, аккумуляторы. Источником переменного напряжения может служить, например, напряжение в электрической сети квартиры или дома.
Для измерения напряжения используют вольтметр. Вольтметры бывают стрелочные (аналоговые) и цифровые.
На сегодняшний день стрелочные вольтметры уступают пальму первенства цифровым, так как вторые более удобны в эксплуатации. Если при измерении стрелочным вольтметром показания напряжения приходится вычислять по шкале, то у цифрового результат измерения сразу высвечивается на индикаторе. Да и по габаритам стрелочный прибор проигрывает цифровому.
Но это не значит, что стрелочные приборы совсем не применяются. Есть некоторые процессы, которые цифровым прибором увидеть нельзя, поэтому стрелочные больше применяются на промышленных предприятиях, лабораториях, ремонтных мастерских и т.п.
На электрических принципиальных схемах вольтметр обозначается кружком с заглавной латинской буквой «V» внутри. Рядом с условным обозначением вольтметра указывается его буквенное обозначение «PU» и порядковый номер в схеме. Например. Если вольтметров в схеме будет два, то около первого пишут «PU 1», а около второго «PU 2».
При измерении постоянного напряжения на схеме указывается полярность подключения вольтметра, если же измеряется переменное напряжение, то полярность подключения не указывается.
Напряжение измеряют между двумя точками схемы: в электронных схемах между плюсовым и минусовым полюсами, в электрических схемах между фазой и нулем. Вольтметр подключают параллельно источнику напряжения или параллельно участку цепи — резистору, лампе или другой нагрузке, на которой необходимо измерить напряжение:
Рассмотрим подключение вольтметра: на верхней схеме напряжение измеряется на лампе HL1 и одновременно на источнике питания GB1. На нижней схеме напряжение измеряется на лампе HL1 и резисторе R1.
Перед тем, как измерить напряжение, определяют его вид и приблизительную величину. Дело в том, что у вольтметров измерительная часть рассчитана только для одного вида напряжения, и от этого результаты измерений получаются разными. Вольтметр для измерения постоянного напряжения не видит переменное, а вольтметр для переменного напряжения наоборот, постоянное напряжение измерить сможет, но его показания будут не точными.
Знать приблизительную величину измеряемого напряжения также необходимо, так как вольтметры работают в строго определенном диапазоне напряжений, и если ошибиться с выбором диапазона или величиной, прибор можно повредить. Например. Диапазон измерения вольтметра составляет 0…100 Вольт, значит, напряжение можно измерять только в этих пределах, так как при измерении напряжения выше 100 Вольт прибор выйдет из строя.
Помимо приборов, измеряющих только один параметр (напряжение, ток, сопротивление, емкость, частота), существуют многофункциональные, в которых заложено измерение всех этих параметров в одном приборе. Такой прибор называется тестер (в основном это стрелочные измерительные приборы) или цифровой мультиметр.
На тестере останавливаться не будем, это тема другой статьи, а сразу перейдем к цифровому мультиметру. В основной своей массе мультиметры могут измерять два вида напряжения в пределах 0…1000 Вольт. Для удобства измерения оба напряжения разделены на два сектора, а в секторах на поддиапазоны: у постоянного напряжения поддиапазонов пять, у переменного — два.
У каждого поддиапазона есть свой максимальный предел измерения, который обозначен цифровым значением: 200m, 2V, 20V, 200V, 600V. Например. На пределе «200V» измеряется напряжение, находящееся в диапазоне 0…200 Вольт.
Теперь сам процесс измерения.
1. Измерение постоянного напряжения.
Вначале определяемся с видом измеряемого напряжения (постоянное или переменное) и переводим переключатель в нужный сектор. Для примера возьмем пальчиковую батарейку, постоянное напряжение которой составляет 1,5 Вольта. Выбираем сектор постоянного напряжения, а в нем предел измерения «2V», диапазон измерения которого составляет 0…2 Вольта.
Измерительные щупы должны быть вставлены в гнезда, как показано на нижнем рисунке:
красный щуп принято называть плюсовым, и вставляется он в гнездо, напротив которого изображены значки измеряемых параметров: «VΩmA»;
черный щуп называют минусовым или общим и вставляется он в гнездо, напротив которого стоит значок «СОМ». Относительно этого щупа производятся все измерения.
Плюсовым щупом касаемся положительного полюса батарейки, а минусовым — отрицательного. Результат измерения 1,59 Вольта сразу виден на индикаторе мультиметра. Как видите, все очень просто.
Теперь еще нюанс. Если на батарейке щупы поменять местами, то перед единицей появится знак минуса, сигнализирующий, что перепутана полярность подключения мультиметра. Знак минуса бывает очень удобен в процессе наладке электронных схем, когда на плате нужно определить плюсовую или минусовую шины.
Ну а теперь рассмотрим вариант, когда величина напряжения неизвестна. В качестве источника напряжения оставим пальчиковую батарейку.
Допустим, мы не знаем напряжение батарейки, и чтобы не сжечь прибор измерение начинаем с самого максимального предела «600V», что соответствует диапазону измерения 0…600 Вольт. Щупами мультиметра касаемся полюсов батарейки и на индикаторе видим результат измерения, равный «001». Эти цифры говорят о том, что напряжения нет или его величина слишком мала, или выбран слишком большой диапазон измерения.
Опускаемся ниже. Переключатель переводим в положение «200V», что соответствует диапазону 0…200 Вольт, и щупами касаемся полюсов батарейки. На индикаторе появились показания равные «01,5». В принципе этих показаний уже достаточно, чтобы сказать, что напряжение пальчиковой батарейки составляет 1,5 Вольта.
Однако нолик, стоящий впереди, предлагает снизиться еще на предел ниже и точнее измерить напряжение. Снижаемся на предел «20V», что соответствует диапазону 0…20 Вольт, и снова производим измерение. На индикаторе высветились показания «1,58». Теперь можно с точностью сказать, что напряжение пальчиковой батарейки составляет 1,58 Вольта.
Вот таким образом, не зная величину напряжения, находят ее, постепенно снижаясь от высокого предела измерения к низкому.
Также бывают ситуации, когда при измерении в левом углу индикатора высвечивается единица «1». Единица сигнализирует о том, что измеряемое напряжение или ток выше выбранного предела измерения. Например. Если на пределе «2V» измерить напряжение равное 3 Вольта, то на индикаторе появится единица, так как диапазон измерения этого предела всего 0…2 Вольта.
Остался еще один предел «200m» с диапазоном измерения 0…200 mV. Этот предел предназначен для измерения совсем маленьких напряжений (милливольт), с которыми иногда приходится сталкиваться при наладке какой-нибудь радиолюбительской конструкции.
2. Измерение переменного напряжения.
Процесс измерения переменного напряжения ни чем не отличается от измерения постоянного. Отличие состоит лишь в том, что для переменного напряжения соблюдать полярность щупов не требуется.
Сектор переменного напряжения разбит на два поддиапазона 200V и 600V.
На пределе «200V» можно измерять, например, выходное напряжение вторичных обмоток понижающих трансформаторов, либо любое другое находящееся в диапазоне 0…200 Вольт. На пределе «600V» можно измерять напряжения 220 В, 380 В, 440 В или любое другое находящееся в диапазоне 0…600 Вольт.
В качестве примера измерим напряжение домашней сети 220 Вольт.
Переводим переключатель в положение «600V» и щупы мультиметра вставляем в розетку. На индикаторе сразу появился результат измерения 229 Вольт. Как видите, все очень просто.
И еще один момент.
Перед измерением высоких напряжений ВСЕГДА лишний раз убеждайтесь в исправности изоляции щупов и проводов вольтметра или мультиметра, а также дополнительно проверяйте выбранный предел измерения. И только после всех этих операций производите измерения. Этим Вы убережете себя и прибор от неожиданных сюрпризов.
А если что осталось не понятно, то посмотрите видеоролик, где показано измерение напряжения и силы тока с помощью мультиметра.
Как Вы убедились, измерить напряжение мультиметром не так уж и сложно. Главное понимать что, где и как. И в заключении хочу предложить Вам прочитать статью прибор для измерения силы тока, как измерить силу тока мультиметром.
Удачи!
Как измерять напряжение?
Тусклый свет от приборов освещения или отказ стиральной машины выполнять свои функциональные обязанности свидетельствует о возможном падении питающего напряжения ниже нормы. В таких случаях необходимо произвести измерение напряжения, что позволит определить его соответствие заданному номиналу электрической сети.
Такая же процедура производится при ремонте электронных приборов, где измеряется падение напряжения на радиодеталях и отдельных участках цепи. Данная процедура выполняется довольно легко, но без понимания физики процесса и особенностей проведения замеров, человек рискует не только повредить дорогостоящее оборудование, но и получить электротравму, поэтому далее мы рассмотрим основные принципы измерения.
Используемые приборы
В каждом доме прибор учета электроэнергии находится в состоянии постоянного измерения переменного напряжения, но крайне редко эти данные где-либо отображаются. Некоторые из них подключаются напрямую, другие через измерительные трансформаторы.
В практических целях для измерения уровня напряжения могут применяться:
Вольтметр представляют собой устройство для проверки разности потенциалов. На практике могут встречаться как цифровые, так и аналоговые вольтметры, на которых измеряемое напряжение отображается на дисплее или посредством отклонения стрелки на циферблате соответственно.
Важными параметрами при выборе как электронного, так и стрелочного вольтметра являются единицы измерений (мВ, В, кВ), рабочий диапазон и класс точности. Однако сфера их применения ограничена и применяется, чаще всего, для лабораторных исследований, поскольку в бытовых и производственных нуждах содержать один прибор для измерения одной электрической величины нецелесообразно.
Мультиметр или цифровой тестер является более универсальным прибором, который может работать с несколькими параметрами: электрическим током, сопротивлением, частотой, температурой, напряжением и т.д. Для измерения напряжения мультиметр переключается в режим вольтметра, щупы подключаются к соответствующим разъемам. Конструктивно встречаются и цифровые и аналоговые модели, в некоторых из них можно переключать диапазон измерений, выбирать род тока, в других мультиметрах все эти величины могут подбираться автоматически.
Осциллограф – это довольно сложный прибор для измерения разности потенциалов, так как в нем на цифровом или аналоговом дисплее выводится кривая измеряемой величины. При этом можно растянуть или сократить диапазон частот, чтобы рассмотреть форму импульсных напряжений, длительность импульсов, нарастание и провалы в кривой функции. Поэтому осциллограф для измерения напряжения применяется в электрических цепях и приборах высокой точности, при изготовлении и проверке радиодеталей и т.д. Мало кто держит дома осциллограф из-за высокой стоимости и сложности выполнения операций.
Измерение напряжения в сети
Чтобы правильно выполнить измерение напряжения необходимо четко представлять принцип и объект исследования. Поэтому следует отметить, что напряжение представляет собой такую электрическую величину, которая показывает разность заряда между двумя электрическими точками. К примеру, если в одной точке заряд составит +35 В, а в другой +310 В, то разница между этими точками составит 310 – 35 = 275 В, это и будет напряжение. Соответственно измерение напряжения может производиться только относительно чего-то, поэтому используются сразу две точки.
Если говорить о падении напряжения на каком-либо объекте или участке цепи, то измерение напряжения проводиться относительно концов прибора или цепи, точек подключения и т.д. При этом важно учитывать, что цифровой вольтметр или мультиметр в режиме измерения считается бесконечным сопротивлением или разрывом в цепи.
Падение напряжения возможно только при условии протекания тока, поэтому подключение вольтметров последовательно с измеряемым объектом недопустимо, так как через него перестанет протекать ток. Аналоговый или электронный вольтметр должен подключаться только параллельно по отношению к измеряемому сигналу.
С практической точки зрения следует заметить, что аналоговые модели измерительных приборов имеют входное сопротивление равное 10 – 20 кОм, а современные мультиметры могут похвастаться 1МОм. Так как через сопротивление на входе в измерительное устройство может протекать ток утечки, этот делитель напряжения будет обуславливать снижение точности измерений. Поэтому чем ближе сопротивление на входе к бесконечности, тем более точный прибор вы используете.
Важно отметить, что замеры производятся под напряжением, из-за чего присутствует угроза поражения электротоком. Поэтому важно соблюдать элементарные меры предосторожности. Далее рассмотрим порядок выполнения измерения для постоянного и переменного напряжения.
Постоянного тока
Для цепи постоянного тока расмотрим порядок измерения напряжения при помощи цифрового мультиметра. Для этого:
На дисплее вы увидите показания вольтметра, если значение слишком малое, переключите ручку на меньший предел измерений. Прикладывая щупы, создавайте хорошее усилие, чтобы избежать большого переходного сопротивления, иначе они внесут ощутимую погрешность измерений.
Переменного тока
В цепи переменного тока бытовой цепи важно учитывать ее опасность из-за номинала в 220/380 В. Поэтому при невозможности подключения мультиметра непосредственно в процессе эксплуатации, его присоединение должно выполняться при отключенном напряжении при помощи «крокодилов».
В остальном процесс измерения идентичен:
На дисплее у вас отобразится действующее значение разности потенциалов, именно оно и является основным для всех расчетов. Но, помимо этого существует и амплитудное значение, которое больше действующего на √2 раз или 1,41 раза.
Реальные примеры измерения напряжения
Наиболее простым примером измерения напряжения в бытовых условиях является пальчиковая батарейка. В ней вам необходимо приложить черный щуп к выводу «– », а красный к выводу « + », позицию переключателя установить на 2 В постоянного напряжения.
Если показания для батарейки 1,5 В будут в пределах от 1,6 до 1,2 В, то такой источник питания считается пригодным для всего оборудования, в случае снижения значений до 1 – 0,7 В, от батарейки будут запускаться импульсные устройства, к примеру, часы. Если вольтметр покажет 0,6 В и менее, разряд достиг критического значения.
При измерении разности потенциалов в бытовой сети, вам следует коснуться щупами контактов розетки. Так как изолированная часть щупа имеет ограничительное кольцо, за которым расположен длинный стержень, вы можете безопасно проникнуть в розетку, не рискуя прикоснуться к токоведущим элементам. Допустимыми считаются отклонения от номинала на 10%, то есть от 198 до 142 В.
Также можно замерить разность потенциалов на выходе автомобильного аккумулятора или на другом элементе цепи электрической проводки. Для этого черный щуп мультиметра устанавливается на «– » клемму аккумулятора, а красный на « + » клемму.
Если аккумулятор заряжен, то показания вольтметра должны находиться в пределах от 12 до 14 В, но встречаются модели и с большим разбросом. Такое измерение позволяет диагностировать различные причины неполадок.
Как выбрать мультиметр (2018)
Электричество давно уже стало неотъемлемой частью нашей повседневной жизни, и мультиметр – прибор для измерения параметров электрической цепи – может пригодиться каждому. Не станешь же вызывать электрика для решения таких бытовых вопросов как: цел ли кабель, «жива» ли батарейка, почему не горит лампочка, под напряжением ли провод и т.д.
Автолюбителям мультиметр поможет контролировать работу автоэлектрики и электроники.
А уж если вы сами следите за электрикой в своем доме, мультиметр вам просто необходим.
Области применения мультиметров
Мультиметры – общее название для целого класса электроизмерительных приборов. Они способны проверять целостность электрических цепей, изоляции и заземления; измерять параметры цепи без контакта с проводниками и определять характеристики радиоэлектронных компонентов.
— электриками при обслуживании электрических линий и потребителей;
— электронщиками при сборке, настройке и ремонте радиоэлектронной аппаратуры;
— сервисными инженерами при установке, обслуживании и ремонте электротехники;
— монтажниками при прокладке и расключении линий связи и электропередач;
— автоэлектриками при диагностике и ремонте автомобильной электрики;
Какой именно мультиметр нужен вам – можно понять, определившись измеряемыми параметрами и необходимой точностью прибора.
Характеристики мультиметров
В основном в магазинах предлагаются три типа приборов: мультиметры, тестеры и токовые клещи.
Модели посложнее способны определить такие характеристики, как емкость конденсатора, частота переменного тока, коэффициент усиления транзистора и т.д. Чем больше параметров определяет мультиметр, чем больше наборов диапазонов их измерений и чем выше точность – тем дороже прибор.
В продаже встречаются мультиметры двух видов – аналоговые (со стрелочным индикатором) и цифровые (с дисплеем).
Цифровые мультиметры предоставляют намного больший функционал, обеспечивают удобство считывания параметров и высокую точность измерения.
На стрелочном индикаторе просто невозможно измерить какое-либо значение с точностью нескольких знаков после запятой. Считать показание на стрелочном индикаторе тоже сложнее. Несколько шкал, неравновесные деления, в некоторых случаях полученное значение еще нужно умножить на коэффициент – неподготовленного человека все это может запутать.
Зато стрелочный индикатор намного удобнее при наблюдении за меняющимися параметрами. Цифровой мультиметр меняет показания на экране от 1 до 4 раз в секунду. И, если частота обновления экрана мультиметра будет близка к частоте измеряемого сигнала, провести измерение не получится. Колебания стрелки аналогового прибора будут намного нагляднее.
Тестер также проводит измерение некоторых параметров цепи, но, в отличие от мультиметра, не выводит полученные значения на экран, а использует их для определения состояния тестируемого объекта и выдачи соответствующего сигнала или сообщения.
Мультиметр можно использовать и для тестирования кабелей и приборов, но тогда вывод о состоянии объекта придется делать самостоятельно
Мультиметр универсальнее, но, во многих случаях, тестером пользоваться проще и быстрее. Впрочем, мультиметры часто содержат в себе и тестеры некоторых параметров, чаще всего – целостности цепи.
Простейшие тестеры способны только определять обрыв цепи, тестеры посложнее могут определить короткое замыкание, наличие тока в цепи, переполюсовку линии постоянного тока.
Самые сложные и дорогие тестеры способны проверить на соответствие требованиям безопасности и нормативных документов множества параметров– сопротивления изоляции, сопротивления заземления, тока утечки срабатывания защиты и т.д.
Токовые клещи – это специализированный мультиметр, способный измерить силу тока в отдельном проводе без разрыва цепи и нарушения изоляции. Для этого используется способность электрического тока индуцировать (возбуждать) ток в проводниках, находящихся поблизости. Такие проводники и скрыты в клещах, которые – для измерения тока – следует наложить на провод. Токовые клещи незаменимы для определения нагрузки на линии электропередач, определения потребляемой мощности и т.д.
Даже недорогие клещи способны с приемлемой точностью измерять силу тока до 1000 А и напряжение до 1000 В. Дорогие клещи могут измерять силу тока до 2500 А и используют метод TrueRMS, повышающий точность измерения параметров переменных токов.
Виды измерений параметров электрической цепи. Для бытового использования достаточно, если прибор сможет измерять:
— один-два диапазона измерения переменного напряжения (0-200 В, 0-400 В) – для потребительских сетей;
— два-три диапазона измерения постоянного напряжения (0-200 мВ, 0-2 В, 0-20 В, 0-100 В) – для батареек и аккумуляторов;
— несколько диапазонов (0-20 мА, 0-2 А, 0-10 А, 0-100 А) силы тока в цепях постоянного и переменного тока – для определения нагрузки на кабель и потребляемой мощности электроприборов;
— несколько диапазонов измерения сопротивления – для определения целостности цепей и проверки кабелей и бытовой техники на короткое замыкание.
Для проверки радиодеталей потребуется наличие дополнительных возможностей:
— измерение сопротивления резисторов и проводников;
— измерение индуктивности катушек и дросселей;
— измерение коэффициента усиления транзисторов;
— измерение емкости конденсаторов;
— проверка диодов.
Также некоторые мультиметры предлагают возможность измерения частоты переменного тока, потребляемой мощности электроприборов и температуры – последнее обычно реализуется с помощью измерения напряжения (термоЭДС) на концах термопары, входящей в комплект поставки.
Обратите внимание на максимальное рабочее напряжение. Это – то напряжение, которое может выдержать электроника прибора. Его превышение с высокой вероятностью приведет к поломке.
Важной характеристикой, во многом определяющей цену прибора, является погрешность измерений. Погрешность измерения каждого параметра различна и складывается из базовой погрешности АЦП и погрешности преобразования параметра в каждом конкретном диапазоне. Базовая погрешность дает только приблизительное представление о точности прибора. Всегда следует обращать внимание на погрешности измерения по каждому из параметров в конкретных диапазонах – они могут превышать базовую в разы.
Количество единиц счета мультиметра показывает, на сколько промежутков делится измерямый диапазон и определяет величину дискретизации. Так, для диапазона 0-100 мА у мультиметра с 6000 единицами счета величина дискретизации будет 100/6000 ≈ 0,017 мА. И значение 0,034 на экране этого мультиметра вовсе не означает, что сигнал измерен с точностью до 0,001 мА: значение 0,035 он просто не способен отобразить. Разумееся, при большой погрешности нет смысла в большом количестве единиц счета. Поэтому производители подбирают этот параметр в соответствии с погрешностью измерения.
При оценке точности прибора следует обращать внимание и на количество единиц счета, и на погрешность, и на диапазон измеряемого параметра. Рассмотрим для примера два прибора:
1. Погрешность измерения тока: 2% ± 1 единица счета. Минимальный диапазон измерения тока: 0-600 мА. Количество единиц счета: 6000.
2. Погрешность измерения тока: 2% ± 1 единица счета. Минимальный диапазон измерения тока: 0-50 мА. Количество единиц счета: 6000.
На первый взгляд приборы похожи. Для оценки точности вычислим абсолютную погрешность в диапазоне 0-5 мА каждого прибора:
Таким образом, в этом диапазоне второй прибор в 100 раз точнее первого. Именно по этой причине два прибора с одинаковой базовой погрешностью могут отличаться по цене на порядок.
Частота обновления экрана показывает, сколько раз в секунду на экране будет обновляться измеренное значение. Высокая частота (более 1) полезна для выявления «дребезжащего» сигнала, с кратковременными всплесками или, наоборот, падениями. Только следует иметь в виду, что если в измеряемом диапазоне погрешность намного больше одной единицы счета, «дребезг» может быть вызван погрешностью самого прибора.
Для тех, кому важна точность измерений, следует обратить внимание на приборы класса True RMS – корректно измерять параметры переменного тока несинусоидальной формы могут только такие мультиметры.
Подсветка экрана будет весьма кстати при слабом освещении. Электрошкафы и шкафы автоматики часто располагаются в темных углах и плохо освещенных помещениях, лампы подсветки в них есть не всегда, да и те, что есть, при диагностике и ремонте часто бывают обесточены. Подсветкой экрана мультиметра в этом случае просто необходима.
Функция hold предназначена для фиксации показания на экране. Эта функция может быть удобна, когда по каким-то причинам в процессе измерения экран не попадает в поле зрения. Тогда при измерении нажимается кнопка hold, а показания можно будет просмотреть позже.
Очень полезна функция автоматического определения диапазона измеряемой величины. Ошибка в ручном задании диапазона (например, выбор диапазона 0-200 мВ при напряжении в 100 В) может привести к поломке прибора. Наличие функции автоматического определения диапазона предотвратит опасную ситуацию и подберет диапазон, в котором измерение будет производиться с наибольшей точностью.
Некоторые приборы можно подключать к персональному компьютеру и, с помощью соответствующего ПО, сохранять результаты на компьютере для последующей обработки и анализа.
Варианты выбора
Для домашнего применения будет вполне достаточно недорогого мультиметра с возможностью «прозвонки» цепи и измерения напряжения, тока и сопротивления.
Для ремонта и настройки радиоэлектроники потребуется мультиметр с низкой погрешностью и возможностью измерять параметры электронных компонентов.
Если измеряемые вами параметры могут случайным образом меняться в большом диапазоне, или если вы просто не хотите каждый раз подбирать диапазон, выбирайте среди моделей с автоматическим определением диапазона.
Если у вас нет желания вникать в цифры, а прибор нужен только для проверки цепей на замыкание/обрыв/наличие напряжения, выбирайте среди простых тестеров.
Если вам необходимо часто измерять силу тока в кабелях, находящихся под напряжением, наличие токовых клещей намного упростит эту задачу.