Вольтметры постоянного тока

Для измерения напряжения в цепях постоянного тока чаще всего используют вольтметры магнитоэлектрической системы. Такой прибор представляет собой стрелочный механизм (микроамперметр или миллиамперметр), последовательно с которым включено добавочное сопротивление R_доб.

Вольтметр всегда включается параллельно с источником измеряемого напряжения. Чтобы свести к минимуму его шунтирующее действие на параметры измеряемой цепи, необходимо сделать собственное сопротивление вольтметра достаточно высоким (т.е. снизить до минимума потребляемый им ток). Это особенно важно при измерении напряжения в радиоцепях, где можно использовать только вольтметры с входным сопротивлением, в 15-20 раз большим сопротивления измеряемой цепи (чтобы не нарушать режима ее работы). Поэтому одной из важнейших характеристик вольтметра является величина, показывающая, сколько ом его собственного (внутреннего) сопротивления приходится на один вольт измеряемого напряжения. Величина эта для данного вольтметра сохраняет постоянство даже в случае изменения диапазона его измерений.

Для контроля напряжения мощных источников питания обычно применяют вольтметры электромагнитной системы. Они просты по устройству, дешевы и малочувствительны к перегрузкам. Довольно высокое собственное потребление энергии (до 5-10 Вт) этими вольтметрами при этом существенной роли не играет.

При увеличении добавочного сопротивления предел измерения вольтметра возрастает. Величина добавочного сопротивления определяется по формуле:

R_доб = (n – 1) Ri,

где:

• R_доб – добавочное сопротивление, кОм;
• n – число, показывающее, во сколько раз необходимо расширить предел измерения вольтметра;
• Ri – внутреннее сопротивление прибора, кОм

Практически довольно часто приходится встречаться с необходимостью переделки магнитоэлектрических миллиамперметров постоянного тока в вольтметры. Если такой прибор имеет градуированную шкалу и предел его измерения известен, то величина добавочного сопротивления для превращения его в вольтметр постоянного тока легко может быть вычислена по следующей формуле:

R_доб = (1000 · U) : I₀,

где:

• R_доб – добавочное сопротивление, Ом;
• U – заданный предел измерения вольтметра, В;
• I₀ – ток полного отклонения, мА.

Например, если необходимо переделать миллиамперметр постоянного тока с током полного отклонения 5 мА в вольтметр постоянного тока с пределом измерения 100 В, то добавочное сопротивление к нему будет иметь величину:

R_доб = (1000 · 100) : 5 = 20000 Ом → 20 кОм

С таким же успехом можно воспользоваться указанной формулой для определения добавочных сопротивлении к микроамперметрам постоянного тока (при использовании их в качестве вольтметров). В этом случае следует только заменить в числителе коэффициент «1000» на «1000000», а в знаменателе проставить ток полного отклонения переделываемого прибора в микроамперах.

При необходимости иметь вольтметр с несколькими пределами измерения прибегают к схемам, приведенным на рисунке. На рис. а показана схема вольтметра с двумя переключаемыми резисторами, сопротивления которых подобраны таким образом, чтобы можно было получить два заданных предела измерения постоянного напряжения. В современных многопредельных вольтметрах постоянного тока значительно чаще используются схемы, подобные приведенном на рис. б. В ней резисторы R_дoб1, R_доб2 и R_доб3 включены последовательно. В качестве добавочного сопротивления для высших пределов измерения используется суммарное сопротивление нескольких (или всех) резисторов, входящих в схему прибора.