Электронные приборы непосредственной оценки

Большое распространение, наряду с вышенаписанным, получили электронные приборы для измерения тока и напряжения. Рассмотрим основные принципы построения электронных вольтметров.

Рис. 4.4. Блок-схема вольтметра

Рис. 4.5. Блок-схема вольтметра

Электронный вольтметр постоянного тока представляет собой высокочувствительный усилитель постоянного тока (УПТ) с магнитоэлектрическим измерительным механизмом на выходе.

Электронные вольтметры переменного тока могут быть построены по схемам усилитель – выпрямитель (рис. 4.4) или выпрямитель – усилитель (рис.4.5).

Электронный амперметр строиться по схеме вольтметра, измеряющего падение напряжения на образцовом сопротивлении, которое включают последовательно в ту ветвь, в которой измеряется ток.

В зависимости от того, какое значение переменного напряжения измеряется электронным вольтметром, различают вольтметры среднего, действующего и амплитудного значений.

Электронный вольтметр среднего значения напряжения.Он имеет одно- или двухполупериодный выпрямитель, в котором применяются полупроводниковые диоды, работающие на линейном участке их вольт – амперной характеристики.

Вольтметр действующего значения. Для этого вольтметра необходимы диоды с рабочей точкой на квадратичном участке вольт-амперной характеристики.

Наилучшая характеристика у нелинейных квадратирующих элементов на термопреобразователях. Применение термопреобразователей позволяет создать вольтметры действующего значения с линейной шкалой. Такие вольтметры необходимы для регистрации и автоматической обработки данных или для управления.

Вольтметр амплитудного значения.Это такой вольтметр, показания которого соответствуют амплитуде измеряемого синусоидального напряжения или максимальному значению при периодическом напряжении несинусоидальной формы. Шкалу прибора можно градуировать как в максимальных значениях напряжений, так и в действующих значениях напряжений, так и в действующих значениях (только при измерении синусоидальных напряжений).

Для измерения амплитудного (максимального) значения напряжения в выпрямительное устройство вольтметра вводится элемент, «запоминающий» значение . Свойством «памяти» обладает конденсатор, заряжаемый через диод до амплитудного (максимального) значения переменного напряжения (рис. 4.6, ). Измеряемое напряжение подается на вход прибора.

В течение первой положительной полуволны входного напряжения ток заряжает конденсатор до напряжения . Во время отрицательной полуволны диод запирается, конденсатор разряжается через сопротивление и измерительный механизм. Сопротивление нагрузки детектора обычно 50—100 МОм. Поэтому постоянная времени разрядки велика по сравнению с периодом измеряемого напряжения и напряжение конденсатора уменьшится незначительно. При следующей положительной полуволне напряжения конденсатор подзаряжается до напряжения = .

Рис. 4.6. Схема –а диаграммы работы –б вольтметра амплитудного значения

Таким образом, в те интервалы времени, когда мгновенное значение напряжения превышает напряжение на конденсаторе , диод открывается и происходит подзарядка конденсатора (рис. 4.6, )зарядным током .

Если измеряемое напряжение , т. е. содержит постоянную составляющую , то конденсатор заряжается до напряжения и показания вольтметра будут соответствовать максимальному значению напряжения (рис. 4.7).

Рис. 4.7. Диаграмма работы вольтметра

Рис.4.8. Схема вольтметра с закрытым входом

Для устранения этого недостатка используют схему с закрытым входом (Рис. 4.8), в которой на входе включен конденсатор, не пропускающий постоянную составляющую напряжения .