Človek, ktorý je ďaleko od elektrických obvodov, napätí, prúdov a odporov, bude sotva schopný okamžite odpovedať na túto otázku: čo meria voltmeter? Keďže odpoveď je zrejmá, ak si práve prečítate druhú polovicu nadpisu článku, odhalíme vám túto tému trochu podrobnejšie. Predovšetkým zvážime meranie napätia v každodennom živote, vlastnosti zariadení, princíp činnosti.
Definícia
Voltmeter je merací prístroj, ktorý umožňuje získať hodnotu napätia alebo elektromotorickej sily v jednosmernom alebo striedavom obvode. Dosah prístroja sa môže rozšíriť až na 1000 V alebo viac. Všetko závisí od jeho účelu. Aby ste lepšie pochopili, čo to je, zvážte definíciu elektromotorickej sily. Keďže sa veľmi často zamieňa so sieťovým napätím, mali by byť od seba oddelené.
EMF a napätie: rozdiel
EMP je teda fyzikálna veličina, ktorá charakterizuje prácu vykonanú akýmikoľvek silami neelektrickej povahy pri pohybejednotkový kladný náboj pozdĺž uvažovaného obrysu. V najbežnejšom prípade ukazuje schopnosť zdroja energie vytvárať jeden alebo druhý potenciálny rozdiel v dvoch od seba vzdialených bodoch obvodu. Meria sa, podobne ako napätie, vo voltoch. Líši sa od neho tým, že charakterizuje napájanie pri nečinnosti, teda bez pripojenia k sieti.
Keď je v obvode prúd, to znamená, že je uzavretý, objaví sa ďalší známejší pojem - napätie. Okrem toho ho možno brať ako pre samotný zdroj energie na jeho svorkách, tak aj v ktorejkoľvek časti obvodu. Meranie napätia je identifikácia potenciálneho rozdielu medzi dvoma vzdialenými bodmi. Pre zdroj energie je zvyčajne o niečo menšia ako elektromotorická sila, keď je zahrnutá do obvodu spotreby. V skutočnosti sú EMF aj napätie rovnaké, pričom jediným rozdielom je, aký fyzikálny proces generuje potenciálny rozdiel medzi dvoma bodmi, v ktorých sa meranie vykonáva.
Typy voltmetrov
Tu by sa mali rozlišovať dva hlavné typy: prenosné a stacionárne. Prenosný prístroj na meranie napätia nie je možné ťahať len rukou. Zvyčajne zahŕňa funkčnosť na kontrolu prúdov a odporov v obvode, ako aj teploty vodičov atď. Stacionárne zariadenia sú často konštrukčne integrované so samotnou sieťou, v ktorej sa meranie vykonáva napríklad v elektrických rozvádzačoch, paneloch atď.
Pokiaľ ide o klasifikáciu podľa princípuakcie, potom môžeme rozlíšiť niekoľko typov elektromechanických voltmetrov a dva typy elektronických. Posledné sú analógové a digitálne. Elektromechanické voltmetre používajú systém magnetického prevodníka na získanie údajov o napätí. Elektronické zariadenia digitalizujú prijímaný signál pomocou ADC. Údaje z voltmetra sa v závislosti od princípu prezentácie údajov zobrazujú buď šípkou alebo na špeciálnom digitálnom displeji.
Ešte jedna klasifikácia – podľa účelu. Umožňuje rozdeliť zariadenia na merače jednosmerného a striedavého prúdu, ako aj fázovo citlivé, impulzné a univerzálne. Pre ten druhý je k dispozícii takmer celý rozsah signálov, ktorých napätie je potrebné poznať.
Hlavné špecifikácie
Závisí od účelu zariadenia. Napríklad jednosmerný voltmeter má zvyčajne niekoľko meracích rozsahov, takže ich počet bude jednou z najdôležitejších technických charakteristík. Okrem toho takmer všetky zariadenia majú určitú vstupnú impedanciu, ktorá mimochodom závisí od rozsahu napätia skúmanej časti obvodu.
Stále dôležitými charakteristikami sú samozrejme chyby, ako aj rozlíšenie stupnice či minimálny krok odčítania, ak hovoríme o digitálnom voltmetri. Ak používateľ dostal univerzálne zariadenie na meranie napätia, limity veličín, s ktorými je schopný pracovať, napríklad prúdy, odpory, teploty, ako ajrozsahy, chyby a frekvencie pre premenlivé signály.
Princíp činnosti
Celková prevádzka zariadenia do veľkej miery závisí od implementácie. Ak ide o elektromechanický voltmeter, existuje magnetický systém, ktorý je citlivý na pretekajúci prúd. V závislosti od jeho hodnoty sa zväčšuje aj odchýlka šípky ukazovateľa, ktorá je mechanicky spojená s obvodom, rámom alebo niečím iným, čo sa používa na premenu prúdu v obvode. Presnosť takýchto zariadení nie je príliš vysoká, pretože neumožňuje získať vysoké hodnoty vstupného odporu, čo znamená, že vnáša do meraní vážne skreslenia, pretože do obvodu sa pridáva parazitné vedenie.
Digitálne voltmetre, ktoré sa v poslednom čase rozšírili do každodenného života, majú pod vekom veľké množstvo elektroniky. Je to spôsobené konverziou analógového signálu prijatého na vstupe zariadenia do digitálnej formy pomocou ADC. Pre naozajstných záujemcov je k danej téme k dispozícii veľké množstvo literatúry. Takýto voltmeter, ktorého cena sa pohybuje v rozmedzí niekoľkých stoviek rubľov, si samozrejme nenárokuje široké možnosti a veľkú presnosť, ale je celkom schopný merať napätie na svorkách autobatérie alebo v sieť 220 V.
Spojenie v reťazci
Voltmeter v obvode je vždy zapojený paralelne so záťažou alebo zdrojom napájania, ak potrebujete zmerať jeho EMF alebo napätie na svorkách. To je dôvod, prečo existujú také prísne požiadavky na vstupnú impedanciu zariadenia, pretože takéto pripojenieznamená výskyt dodatočnej vodivosti v obvode.
V žiadnom prípade nezapájajte do obvodu voltmeter, ktorého cena je aspoň trochu vysoká. V opačnom prípade sa používateľ vystavuje riziku, že zariadenie jednoducho spáli, bez toho, aby mal čas zistiť, o čo vlastne išlo. Aj keď prežije takéto barbarské zaobchádzanie, jeho údajom by sa nemalo dôverovať, pretože prúd v obvode pri takomto zapojení voltmetra prechádza vážnymi zmenami, čo opäť odsúva do neznáma možnosť poznať skutočné napätie úseku, v ktorom merania sú vykonané.
Prevádzkové bezpečnostné opatrenia
Vzhľadom na to, že odpor samotného voltmetra je vo väčšine prípadov dosť veľký a pripojovací obvod sa preto používa paralelne, riziko akéhokoľvek vážneho úrazu elektrickým prúdom v nízkonapäťovom obvode je minimálne. Ak však hovoríme o priemyselných zariadeniach, najmä v stacionárnej verzii, znamená to obrovské hodnoty nameraných hodnôt napätí a pravdepodobne aj prúdov. Preto tu musia byť bezpečnostné opatrenia na najvyššej úrovni a bez dostatočných znalostí, gumených rukavíc, podložiek a iných vhodných opatrení je samozrejme akákoľvek činnosť kontraindikovaná. To, čo nameria voltmeter, je s najväčšou pravdepodobnosťou životu veľmi nebezpečné, preto odporúčame nepokúšať osud. V žiadnom prípade by ste sa nemali dotýkať holých vodičov, aj keď je obvod podľa definície nízkonapäťový.
Záver
Na otázku, čo meria voltmeter, odpovedáme myzvažuje vo všeobecnosti jeho zariadenie, hlavné technické charakteristiky, klasifikáciu. Samozrejme, táto krátka recenzia si nenárokuje, že je komplexná, najmä vzhľadom na to, že čitateľ nemá základné znalosti z elektrotechniky.
V súhrne treba poznamenať, že voltmeter meria, samozrejme, napätie v časti obvodu, ku ktorej je zapojený paralelne. V opačnom prípade bude jeho svedectvo nedôveryhodné, nehovoriac o nebezpečenstve možnej straty drahého vybavenia. Čitateľ by mal byť pri používaní zariadenia doma opatrný, pretože kontakt s vysokonapäťovými časťami obvodov je životu nebezpečný.
