Принцип построения функциональной схемы аналогового вольтметра

На рисунке 5.1.4 представлена обобщенная функциональная схема аналоговых вольтметров. используемых в технике связи.

Рисунок 5.1.4 Функциональная схема аналогового вольтметра

В качестве индикатора в вольтметрах, рассчитанных на диапазон напряжений мкВ÷дес.В, используется магнитоэлектрический прибор (МЭП).

Достоинства МЭП:

- диапазон измерения тока (напряжения) соответствует значениям параметров сигналов в цепях связи;

- позволяет изготовить прибор высокой чувствительности, высокого класса точности;

- используя математические зависимости параметров сигналов и электрических цепей, шкалу индикатора можно отградуировать в единицах измерения различных параметров (Вольты, Амперы, Фарады, Омы), т.е. можно изготовить универсальные приборы.

Недостатки МЭП:

- недопустима перегрузка по току, прибор рассчитан на токи не более 50 мА;

- позволяет измерять только постоянный ток.

Так как индикатор рассчитан на постоянный ток, для измерения напряжения переменных сигналов используется детектор (выпрямитель).

В зависимости от схемы детектора различают следующие типы вольтметров:

Диапазон измерения детекторного вольтметра можно рассчитать по шкале индикатора (при пределе ´1).

Рисунок 5.1.5 Пример градуировки шкалы индикатора

Диапазон измерения напряжения детекторного вольтметра невелик и меньше диапазона изменения напряжений в системах связи.

Для расширения диапазона измерения в схему вольтметра вводят калиброванный делитель напряжения КДН и усилитель.

КДН уменьшает напряжение сигнала в определенное число раз, таким образом, позволяет измерять напряжения U > Uном и расширяет верхний предел измерения.

Усилитель увеличивает напряжение сигнала в определенное число раз, т.е. позволяет измерять напряжения U < Uмин и расширяет нижний предел измерения.

Коэффициент усиления усилителя и коэффициент деления КДН должны быть постоянными и не должны зависеть от формы исследуемого сигнала, его частоты и величины напряжения.

На лицевую панель прибора выводится переключатель КДН, который градуируется с учетом коэффициентов деления и усиления в виде пределов измерения.

Вольтметр подключается к объекту измерения параллельно, чтобы уменьшить шунтирующее действие прибора на объект, его сопротивление должно быть бесконечно большим.

Входное устройство обеспечивает высокоомный вход, не менее 10 кОм. Для вольтметров среднего и высокого класса точности Rвх≥1Мом.

В качестве входного устройства используется трансформатор, первичная обмотка которого имеет большое сопротивление.