Измерение напряжения постоянного тока с помощью цифрового мультиметра

1. Переведите регулятор в положение alt=»Порядок измерения напряжения постоянного тока цифровым мультиметром» width=»» height=»» />. На некоторых цифровых мультиметрах (DMM) также предусмотрен вариант alt=»Порядок измерения напряжения постоянного тока цифровым мультиметром» width=»» height=»» />. Если вы не знаете, что выбрать, начните с режима alt=»Порядок измерения напряжения постоянного тока цифровым мультиметром» width=»» height=»» />, который соответствует более высокому напряжению.

2. Сначала вставьте черный щуп в разъем «COM».

Последовательность измерений напряжения постоянного тока цифровым мультиметром

3. Затем вставьте красный щуп в разъем «V Ω». По завершении измерения отсоедините щупы в обратном порядке: сначала красный, затем черный.

4. Подключите измерительные щупы к цепи: черный к контрольной точке отрицательной полярности (заземление цепи), красный — к положительной контрольной точке.

Примечание. Большинство современных цифровых мультиметров автоматически определяют полярность. При измерении напряжения постоянного тока не имеет большого значения, с каким контактом соприкасаются красный и черный выходы — с положительным или отрицательным. Если щупы соприкасаются с клеммами противоположных знаков, на экране появляется символ «минус». При использовании аналогового мультиметра красные выводы всегда должны соприкасаться с положительной клеммой, а черные — с отрицательной. Несоблюдение этого требования приведет к повреждению прибора.

5. Прочитайте результат измерения на экране.

Другие полезные функции при измерении напряжения постоянного тока

6. Современные цифровые мультиметры по умолчанию работают в режиме автоматического выбора диапазона — в зависимости от выбранной на регуляторе. Чтобы выбрать фиксированный диапазон измерений, нажмите кнопку RANGE (Диапазон) несколько раз для выбора нужного диапазона. Если измеренное напряжение находится в диапазоне более низких значений alt=»Порядок измерения напряжения постоянного тока цифровым мультиметром» width=»» height=»» />, выполните следующие действия:

Отсоедините измерительные щупы.
Измените положение регулятора на [символ мВ пост. тока].
Подсоедините измерительные щупы и прочитайте показания.

7. Нажмите кнопку HOLD (Удержание), чтобы выполнить устойчивое измерение. Его результаты можно просмотреть после завершения измерения.

8. Нажмите кнопку MIN/MAX (Мин./Макс.), чтобы выполнить измерение максимальных и минимальных значений. Цифровой мультиметр издает звуковой сигнал при регистрации каждого нового показания.

9. Нажмите кнопку относительного измерения (REL) или кнопку с дельтой (Ω), чтобы задать определенное контрольное значение цифрового мультиметра. Отображаются результаты измерений выше и ниже контрольного значения.

Примечание. Избегайте распространенной среди техников ошибки: ни в коем случае не вставляйте щупы в неправильные входные разъемы. Перед измерением напряжения постоянного тока убедитесь, что красный щуп вставлен во входной разъем с маркировкой V, а не A. На экране должен отображаться символ dcV. Если измерительные щупы вставлены в разъемы с маркировкой A или mA, при измерении напряжения в измерительной цепи возникнет короткое замыкание.

Анализ результатов измерения напряжения

Как правило, напряжение измеряют в следующих целях: a) определить наличие напряжения в данной точке и б) убедиться, что напряжение находится на нужном уровне.
Напряжение переменного тока может сильно варьироваться (от −10 % до +5 % от номинального значения источника питания), не вызывая никаких сбоев в цепи. Но даже незначительные перепады напряжения постоянного тока могут указывать на неисправность.
Точное значение допустимого изменения напряжения постоянного тока зависит от области применения. Пример см. в таблице ниже.

В некоторых областях применения постоянного тока значительные колебания постоянного тока не только приемлемы, но и необходимы.

Пример. Частоту двигателей постоянного тока можно регулировать путем изменения подаваемого напряжения постоянного тока. В этом случае измерение напряжения постоянного тока электродвигателя зависит от настройки регулятора напряжения.

Как показано в таблице выше, у полностью заряженного автомобильного аккумулятора номиналом 12 В напряжение разомкнутой цепи может находиться в диапазоне от 11,9 В до 12,6 В (обычно 2,2 В на ячейку).

Значение 11,9 В указывает на разряженный аккумулятор.
Значение 12,6 В указывает на 100-процентный заряд аккумулятора. Промежуточные измеренные значения показывают, что заряд менее 100 %.
Если измеренное напряжение батареи немного повышено (3–5 %), это намного лучше, чем пониженное значение напряжения. Падение напряжения постоянного тока ниже стандартного номинального значения указывает на наличие неисправности.

Измерения напряжения переменного и постоянного тока

В некоторых случаях напряжение постоянного тока измеряют в цепях с напряжением переменного тока.
Для обеспечения максимальной точности измерения напряжения постоянного тока сначала измерьте и запишите напряжение переменного тока. Затем измерьте напряжение постоянного тока, с помощью кнопки RANGE (Диапазон) выбрав такой диапазон напряжения постоянного тока, который равен диапазону напряжения переменного тока или превышает его.
Некоторые цифровые мультиметры могут одновременно измерять и отображать значения переменного и постоянного тока сигнала. На экране цифрового мультиметра результаты отображаются тремя способами (см. рисунок ниже):
1. Составляющая переменного тока сигнала отображается на основном поле экрана, а постоянного тока — на дополнительном поле меньшего размера.
2. Показания по постоянному току можно перенести на основное поле, при этом показания по переменному току будут отображаться на дополнительном поле (как на большинстве цифровых мультиметров).
3. Комбинированное значение переменного и постоянного тока — эквивалентное среднеквадратичное значение сигнала.

Информация для заказа:

Варианты исполнения измерителя-регулятора Е160.1 представлены ниже. При заказе нужно указать требуемые параметры:

1.	Рабочее положение 1	горизонтальное с цифровым индикатором	горизонтальное с комбинированным индикатором	горизонтальное с двумя цыфровыми индикаторами	вертикальное с комбинированным индикатором
1.	Код для заказа	00	01	02	11
2.	Цвет индикации встроенного дисплея	Красный	Зеленый	Желтый
2.	Код для заказа		1	2
3.	Коммутирующее устройство (2 реле)	нет	есть
3.	Код для заказа		1
4.	Интерфейс RS485	нет	есть
4.	Код для заказа		1
5.	Код диапазона	10 mA	20 mA	50 mA	100 mA	200 mA	500 mA	1 А	5 А	1 В	2 В	5 В	10 В
5.	Код для заказа	06	07	08	09	10	11	12	14	26	27	28	29
20 В	50 В	100 В	150 В	250 В	400 В
Код для заказа	30	31	32	35	33	34
6.	Исполнение	общепромышленное	экспортное	тропическое
6.	Код для заказа		1	2
7.	Вид приемки	приемка ОТК	поверка ЦСМ
7.	Код для заказа		1
8.	Шкала. Код единицы измеряемой величины	mA	A	kA	mV	V	kV	мА	А	кА	мВ	В	кВ
8.	Код для заказа	002	003	004	006	007	008	102	103	104	106	107	108
9.	Шкала. Диапазон измерений контролируемого параметра	От	До
9.	Код для заказа	. (значение)	. (значение)

1 Исполнения приборов с кодом характеристики 02 (горизонтальное с двумя цифровыми индикаторами) могут изготавливаться с выводом информации об измеряемой частоте на основной индикатор, а данных об измеряемых напряжении или токе — на дополнительный индикатор.

Что делает источник питания?

Вначале необходимо понять назначение источника питания.
• Он должен преобразовывать переменный ток, полученный из сети переменного тока, в постоянный ток.
• Он должен выдавать напряжение по выбору пользователя, в диапазоне от 2 В до 25 В.

Основные преимущества:
• Недорогой.
• Простой и удобный в применении.
• Универсальный.

Список необходимых компонентов

1. Понижающий трансформатор на 2 А (с 220 В до 24 В).
2. Регулятор напряжения lm317 IC с радиатором теплообменника.
3. Конденсаторы (поляризованные):
2200 микрофарад 50 В;
100 микрофарад 50 В;
1 микрофарада 50 В.
(замечание: номинал напряжения конденсаторов должен быть выше напряжения, подаваемого на их контакты).
4. Конденсатор (неполяризованный): 0.1 микрофарад.
5. Потенциометр 10 кОм.
6. Сопротивление 1 кОм.
7. Вольтметр с ЖК-дисплеем.
8. Плавкий предохранитель 2.5 А.
9. Винтовые зажимы.
10. Соединительный провод с вилкой.
11. Диоды 1n5822.
12. Монтажная плата.

Составление электрической схемы

• В верхней части рисунка трансформатор подключен к сети переменного тока. Он понижает напряжение до 24 В, но при этом ток остается переменным с частотой 50 Гц.
• В нижней половине рисунка показано соединение четырех диодов в мост выпрямителя. Диоды 1n5822 пропускают ток при прямом смещении, и блокируют прохождение тока при обратном смещении. В результате выходное напряжение постоянного тока пульсирует с частотой в 100 Гц.

• На этом рисунке добавлен конденсатор емкостью в 2200 микрофарад, который фильтрует выходной ток и обеспечивает устойчивое напряжение в 24 В постоянного тока.
• На этом этапе можно последовательно включить в схему плавкий предохранитель для обеспечения ее защиты.
• Итак, мы имеем:
1. Понижающий трансформатор переменного тока до 24 В.
2. Преобразователь перемененного тока в пульсирующий постоянный ток с напряжением до 24 В.
3. Отфильтрованный ток для получения чистого и стабильного напряжения 24 В.
• Все это будет подключено к схеме регулятора напряжения lm317, описанной ниже

Введение в Lm317

• Теперь наша задача заключается в управлении выходным напряжением, изменяя его в соответствие с нашими нуждами. Для этого мы используем регулятор напряжения lm317.
• Lm317, как показано на рисунке, имеет 3 контакта. Это контакт регулировки (pin1 — ADJUST), контакт вывода (pin2 — OUNPUT), и контакт ввода (pin3 — INPUT).
• Регулятор lm317 во время работы выделяет тепло, поэтому ему требуется радиатор теплообменника
• Радиатор теплообменника представляет собой металлическую пластину, соединенную с интегральной схемой для рассеивания выделяемого ею тепла в окружающее пространство.

Объяснение схемы подключения Lm317

• Это продолжение предыдущей электрической схемы. Для лучшего понимания, схема подключения lm317 показана здесь подробно.
• Для обеспечения фильтрации на входе рекомендуется использовать конденсатор емкостью в 0.1 микрофарады. Очень желательно не размещать его вблизи основного фильтрующего конденсатора (в нашем случае, это конденсатор емкостью 2200 микрофарад).
• Использование конденсатора в 100 микрофарад рекомендуется для улучшения гашения ряби. Он предотвращает усиление ряби, возникающее при увеличении устанавливаемого напряжения.
• Конденсатор емкостью в 1 микрофараду улучшает переходную характеристику, но не является необходимым для стабилизации напряжения.
• Диоды защиты D1 и D2 (оба — 1n5822) обеспечивают путь разряда с низким импедансом, предотвращая разряд конденсатора в выход регулятора напряжения.
• Сопротивления R1 и R2 нужны для установки выходного напряжения
• На рисунке приведено уравнение управления. Здесь сопротивление R1 равно 1 кОм, а сопротивление R2 (потенциометр с сопротивлением 10 кОм) является переменным. Поэтому получаемое на выходе напряжение, согласно данному аппроксимированному уравнению, задается изменением сопротивления R2.
• При необходимости получить дополнительную информацию по характеристикам lm317 на интегральной схеме, такую информацию найти в Интернете.
• Теперь выходное напряжение можно подключить к вольтметру с ЖК-дисплеем, или можно использовать мультиметр для замера напряжения.
• Замечание: Величины сопротивлений R1 и R2 выбираются из соображений удобства. Другими словами, нет какого-либо твердого правила, которое говорило бы, что сопротивление R1 должно всегда быть 1 кОм, а сопротивление R2 должно быть переменным до 10 кОм. Кроме того, если нужно фиксированное выходное напряжение, то можно установить фиксированное сопротивление R2 вместо переменного. Используя приведенную управляющую формулу, можно выбирать параметры R1 и R2 по своему усмотрению.

Завершение составления электрической схемы

• Окончательная электрическая схема выглядит так, как показано на рисунке.
• Теперь, пользуясь потенциометром (т.е. R2), можно получать требуемое напряжение на выходе.
• На выходе будет получено чистое, свободное от ряби, стабильное и постоянное напряжение, требуемое для питания конкретной нагрузки.

1	Диапазон входного напряжения питающей сети, В		90…265 110…370
2	Номинальное выходное напряжение, В		12
3	Максимальный выходной ток, А, не более		1,5
4	Амплитуда пульсаций от пика до пика (при номинальном выходном напряжении и максимальном токе), мВ, не более		50
5	Подстройка уровня выходного напряжения, % , не более		±10
6	Входные / выходные контакты		клеммная винтовая колодка
7	Габаритные размеры ШхГхВ, мм, не более	без упаковки	53х90х66
		в упаковке	95х100х70
8	Масса, НЕТТО (БРУТТО), кг, не более		0,13 (0,16)
9	Диапазон рабочих температур, °С		-10…+40
10	Относительная влажность воздуха при 25 °С, %, не более		80
11	Степень защиты оболочкой по ГОСТ 14254-96		IP20

12 В, 1,5 А. Напряжение питающей сети — 90. 264 В переменного тока, 110. 370 В постоянного тока. Амплитуда пульсаций — не более 50 мВ. Малогабаритный корпус — 53х90х66 мм, монтаж на DIN-рейку 35 мм, защита выхода от КЗ и перегрузки.

Код товара: 671

Источник питания СКАТ КИП-12/1,5 DIN предназначен для питания радиоэлектронных устройств номинальным напряжением 12 В.
Область применения: обеспечение питания контрольно-измерительных приборов и оборудования промышленной автоматики.

Существует два типа регуляторов напряжения —

Фиксированный регулятор напряжения
Регулируемый регулятор напряжения

В этой главе рассматриваются эти два типа регуляторов напряжения один за другим.

Фиксированный регулятор напряжения

Регулятор с фиксированным напряжением вырабатывает фиксированное выходное напряжение постоянного тока, которое может быть как положительным, так и отрицательным. Другими словами, некоторые стабилизаторы постоянного напряжения вырабатывают положительные фиксированные значения напряжения постоянного тока, в то время как другие выдают отрицательные фиксированные значения напряжения постоянного тока.

Микросхемы регулятора напряжения 78xx выдают положительные фиксированные значения напряжения постоянного тока, тогда как интегральные микросхемы регулятора напряжения 78xx выдают отрицательные фиксированные значения напряжения постоянного тока.

При работе с ИС регуляторов напряжения 78xx и 79xx необходимо учитывать следующие моменты:

«Xx» соответствует двузначному числу и представляет величину (величину) напряжения, которое производит IC регулятора напряжения.

Микросхемы стабилизатора напряжения 78хх и 79хх имеют по 3 контакта каждый, а третий вывод используется для сбора выходного сигнала от них.

Назначение первого и второго выводов этих двух типов микросхем различно —

Первый и второй выводы микросхем регулятора напряжения 78хх используются для соединения входа и земли соответственно.

Первый и второй выводы интегральных схем стабилизатора напряжения 79хх используются для подключения заземления и входа соответственно.

Назначение первого и второго выводов этих двух типов микросхем различно —

На следующем рисунке показано, как создать фиксированное положительное напряжение на выходе, используя фиксированный положительный регулятор напряжения с необходимыми соединениями.

На приведенном выше рисунке, который показывает фиксированный положительный стабилизатор напряжения, входной конденсатор C _i используется для предотвращения нежелательных колебаний, а выходной конденсатор C действует как линейный фильтр для улучшения переходного процесса.

Примечание — получить фиксированное отрицательное напряжение на выходе, используя фиксированный регулятор отрицательного напряжения с подходящими соединениями.

Регулируемый регулятор напряжения

Регулируемый регулятор напряжения вырабатывает выходное напряжение постоянного тока, которое можно регулировать на любое другое значение определенного диапазона напряжения. Следовательно, регулируемый регулятор напряжения также называется регулятором переменного напряжения .

Значение выходного напряжения постоянного тока регулируемого регулятора напряжения может быть положительным или отрицательным.

ИС регулятора напряжения LM317

ИС регулятора напряжения LM317 может использоваться для получения желаемого положительного фиксированного значения напряжения постоянного тока в доступном диапазоне напряжений.

ИС регулятора напряжения LM317 имеет 3 контакта. Первый вывод используется для регулировки выходного напряжения, второй вывод используется для сбора выходного сигнала, а третий вывод используется для подключения входа.

Регулируемый вывод (клемма) снабжен переменным резистором, который позволяет варьировать выходной сигнал в широком диапазоне.

На приведенном выше рисунке показан нерегулируемый источник питания, управляющий ИС стабилизатора напряжения LM 317, который обычно используется. Эта микросхема может подавать ток нагрузки 1,5 А в регулируемом диапазоне выходных напряжений от 1,25 В до 37 В.

Вольт амперная характеристика тиристора –рис.2 напоминает характеристику диода, но в отличие от нее имеет на прямой ветви выброс, симметричный обратной ветви. По этой причине тиристор не будет проводить ток как в прямом, так и в обратном направлении.

При положительной полярности напряжения на аноде тиристор может проводить ток, если подать на управляющий электрод (УЭ) импульс небольшой длительности чуть больше времени включения тиристора (tвкл=1-10мксек). В этом случае снижается напряжение выброса до минимума и вольт амперная характеристика становится похожей на характеристику полупроводникового диода.

После включения тиристора необходимость управляющего импульса отпадает. Для выключения требуется уменьшить ток в тиристоре (меньше Iуд) в течение определенного времени больше tвыкл (tвыкл >tвкл). В цепях переменного тока выключение тиристора происходит естественно при изменении направления тока. В цепях постоянного тока используется система искусственной коммутации.

К основным показателям тиристора следует отнести допустимые прямое и обратное напряжения (Uпр, Uобр), средний и амплитудные токи.

Минимальный ток удержания Iуд -ток, при котором тиристор может находится в открытом состоянии.

По цепи управления тиристор характеризуется величиной тока и длительностью управляющего импульса.

Тиристор критичен к скорости изменения напряжения на аноде. При большой скорости изменения напряжения на аноде тиристора возможно его самопроизвольное включение. При высокой скорости изменения тока возможен пробой.

Преобразование переменного тока в постоянный и наоборот

Процесс получения из переменного тока постоянного называется выпрямлением, а устройства – выпрямителями. Основная деталь выпрямителя – полупроводниковый диод, проводящий ток только в одном направлении. В результате выпрямления получается пульсирующий ток, меняющий со временем свою величину, но не изменяющий знак.

Затем пульсации устраняют при помощи фильтров, простейшим из них является конденсатор. Полностью пульсации устранить невозможно, а их конечный уровень зависит от схемы выпрямителя и качества фильтра. Сложность и стоимость выпрямителей зависит от величины пульсаций на выходе и от максимальной мощности на выходе.

Схема простейшего выпрямителя Графики работы выпрямителя

Для преобразования в переменный ток используются инверторы. Принцип их работы состоит в генерации переменного напряжения с формой, максимально приближенной к синусоидальной. Пример такого устройства – автомобильный инвертор для подключения к бортовой сети бытовых приборов или инструмента.

Чем качественнее и дороже инвертор, тем больше его мощность или точнее выдаваемое им напряжение приближается к синусоиде.

голоса

Рейтинг статьи

Читайте так же:

Регулировка системы зажигания бензопилы