Мини-лекции. Измерения. Вольтметры

   В общем виде измерение напряжения не представляет собой чего-то необычного. К типичному микроамперметру присобачивают добавочное сопротивление рис1b и до свидания! Потом начинают пичкать всякими резисторами, переключателями... Шкалу испоганили поддиапазонами и понеслось... Тут же пристроился амперметр с омметром... И из обычного скромного вольтметра превратился в тестер или по ново-импортному, мультиметр рис6. Это выпускавшийся (как там сейчас???) сначала на Украине, а потом выпуск передали в Украину?! Короче в Житомир. И называется этот мульти-пульти Ц-4353 рис6. По-радиолюбительски «Цешка».Измеряет он не только напряжение, ток, сопротивление но даже и емкости. Только Вы особо не радуйтесь, чтобы измерить ёмкость надо с постороннего источника подать переменное напряжение 190-245В. Писали бы уж, — сетевое, прямо из розетки?!

   Для чайников! Тестер работает нормально только в горизонтальном положении, как и на рис6. При вертикальном положении он будет давать большую ошибку. На рис6а как раз это показано. Два фрагмента шкалы: левый в горизонтальном положении (как надо), — справа вертикальном. Почувствуйте разницу! Аналогично устроен и мой «старинный» ТЛ-4 изготовлен заводом города Тарту. Цэ в Эстонии, ещё в СССР. За ТЛ спасибо и низкий поклон... А как же с частотами? До скока герцев можно измерять этими тестерами? Эстонцы сразу же написали чёрным по белому, что от 40 и до 10000 Гц. А эти житомирские сепары, типа чего это ты? Сдурел чи щё? Вон 50 Гц, меряй и отвали! То есть, а если выше частота, то что делать с ней? А в чём собственно проблема? С одной стороны вроде бы какая разница? Но это с одной, а если со всех сторон?

   Посмотрите на рис4. Это так называемые эквивалентные схемы входных цепей приборов (верхняя часть), в том числе и наших вольтметров. Для простого (непьющего) обывателя, — сунул-вынул. Чё здесь такого? А всё «чё здесь такого», это каждый проводник (а их два) это сопротивление каждого проводника. На схеме r1 и r2. Это индуктивности каждого L1 и L2. Это сопротивление самого прибора Rвх. Емкость этих двух и плюс самого прибора! Ну и что? Как это что? На том же рис4 две формулки розового и салатного цветов. Это зависимость сопротивления индуктивности L и ёмкости С от частоты. если обычному резистору частота по барабану (почти), то L, C очень даже нет. Причем реакция на частоты у L и С прямо противоположная!!! С увеличением частоты сопротивление L увеличивается, то С уменьшается. А в паре (как на схеме) они просто начинают блокировать вход. Индуктивность оказывает сопротивление, а ёмкость закорачивает вход. Вот и получается, что до самого прибора доходит ноль целых, ноль десятых вольтей! Мало того, прикосновение рук, изменение положения проводников меняет общую картинку и показания тоже! И, что с этим делать?

   Так вот и были придуманы ламповые вольтметры, имеющие высокое входное сопротивление. Один из них на рис5 В3-13. Вообще-то это милливольтметр, но всё-таки вольтметр. Хотя получился несколько дубоватый?! У него верхняя частота до 1мГц! Так себе, где-то как-то?! Маловато... А вот на верху более высокочастотный ВК7-9. Если В3-13 переменное напряжение сначала усиливает (внутри ящика), а потом выпрямляет и только тогда измеряет, то ВК7-9 выпрямляет сразу, а усиливает постоянный ток. Казалось бы одно и тоже? Но в В3-13 влияют в большей степени на высокочастотные напряжения, а в ВК7-9 меньше. Почему? Да, на низких частотах он как и обычный тестер проводками подсоединяется к источнику, а в остальном только через ПРОБНИК рис1с. Кому первому стукнуло назвать его так???

   Этот пробник соединяется с вольтметром длинным проводом. Но сам пробник имеет сантиметра два проводка и далее лампа выпрямитель, имеющая большое сопротивление. Вся конструкция очень мало влияет на измеряемую схему и величину измеряемого напряжения. И как результат, до 100В измерение до частоты 700мГц! До 1000В частота до 300мГц! Входное сопротивление от 10 до 1000мОм. Почувствовали разницу?! Оба прибора изготовлялись в Эстонии на Таллинском старейшем предприятии «Пунане РЭТ»! Теперь его уже нет! Бацилла незалежности сожрала его также как и у нас! Тоже самое ждёт фабрики и заводы на Украине!

   Самые наблюдательные читатели могут спросить, а почему у В3-13 всё по правилам, а у ВК7, нет? Откуда [К] взялась и почему? Всё потому, что если Вы так внимательны, то могли заметить, что железяка называется не вольтметр, а ВОЛЬТОММЕТР! А К — комбинированный. В смысле вольтметр с ОММЕТРОМ. Чё добру пропадать? Хай омы ещё меряет, взрослый уже! А нам осталось сделать лишь несколько отступлений...

   На рис2 в общем виде схемы измерения сопротивлений 2а больших номиналов, а 2b соответственно малых. На верху двойная шкала по этому случаю. Верхняя часть для большого номинала, нижняя малого.

   На рис4 нижняя часть формулок, слева-направо: эквивалентная схема несимметричного входа прибора (без соединительных проводов); симметричного, добавились ёмкости меду кончиками входными и землёй; схема для частот до 100мГц. Здесь индуктивностью можно пренебречь. На частотах до 1мгц влияет в основном Rвх, а на частотах выше Свх.

   И напоследок о цифровых вольтметрах. Слишком коротко и поверхностно! На рис3 всё для того, чтобы Вы хоть, что-то понимали о принципе работы цифрового вольтметра?! На рис3-1 — преобразователь переменного напряжения в постоянное (если это необходимо). Рис3-2 — входное устройство:делители, регуляторы и пр. Рис3-3 — преобразователь напряжения в код. Рис3-4 — электронный счётчик с индикатором (дисплеем). На верху, график работы одного из вариантов преобразователя напряжение-код. Два генератора образцовых напряжений. Один выдаёт линейно-меняющееся напряжение Uобр., второй импульсное напряжение. В момент начала отсчёта одновременно запускаются оба генератора. И как только измеряемое напряжение Ux сравняется с линейным, образцовым Uобр процесс останавливается. А счётчик считавший приходящие импульсы во время измерения выдаёт величину напряжения Ux. Число импульсов заранее определяет величину измеряемого напряжения...