Как настроить стрелочный вольтметр

Стрелочный вольтметр

Параметры и особенности стрелочных вольтметров

И хоть мы уже давно привыкли к цифровым вольтметрам, в природе всё ещё встречаются и стрелочные.

В некоторых случаях их применение может быть более удобным и практичным, чем использование современных цифровых.

Если в ваши руки попал стрелочный вольтметр, то желательно узнать его основные характеристики. Их легко определить по шкале и надписях на ней. В мои руки попал встраиваемый вольтметр М42300.

Внизу, под шкалой, как правило, есть несколько значков и указана модель прибора. Так, значок в виде подковы (или изогнутого магнита) означает, что это прибор магнитоэлектрической системы с подвижной рамкой.

На следующем снимке можно разглядеть такую подковку.

Горизонтальная чёрточка указывает на то, что данный измерительный прибор рассчитан на работу с постоянным током (напряжением).

Тут же стоит уточнить, почему речь идёт о постоянном токе. Не секрет, что стрелочными бывают не только вольтметры, но и огромное количество других измерительных приборов, например, тот же аналоговый амперметр или омметр.

Действие любого стрелочного прибора основано на отклонении катушки в поле магнита при прохождении постоянного тока по этой самой катушке. Чтобы отобразить с помощью стрелки показания на шкале прибора, ток должен быть постоянным.

Если он будет переменным, то стрелка будет отклоняться вправо-влево с частотой переменного тока, который протекает через обмотку катушки. Чтобы измерить величину переменного тока или напряжения в измерительный прибор встраивают выпрямитель.

Именно поэтому, под шкалой прибора указывается тип тока, с которым он способен работать: постоянным или переменным.

Далее на шкале прибора можно обнаружить целое или дробное число, вроде 1,5; 1,0 и подобное. Это класс точности прибора, выраженный в процентах %. Понятно, чем меньше число, тем лучше – показания будут точнее.

Также можно увидеть такой знак – две пересекающиеся черты под прямым углом. Этот знак указывает на то, что рабочее положение прибора вертикальное.

При горизонтальном положении показания могут быть менее точные. Иными словами прибор может «врать». Стрелочный вольтметр с таким значком лучше устанавливать в прибор вертикально и исключить существенный наклон.

А вот такой знак говорит о том, что рабочее положение прибора — горизонтальное.

Ещё один интересный знак – пятиконечная звезда с цифрой внутри.

Данный знак предупреждает о том, что между корпусом прибора и его магнитоэлектрической системой напряжение не должно превышать 2кВ (2000 вольт). На это стоит обращать внимание при эксплуатации вольтметра в высоковольтных установках. Если вы планируете использовать его в блоке питания на 12 – 50 вольт, то беспокоиться не стоит.

Как считывать показания со шкалы стрелочного вольтметра?

Для тех, кто впервые видит шкалу прибора, возникает вполне резонный вопрос: «А как же считывать показания?» На первый взгляд ничего непонятно .

На самом деле всё просто. Чтобы определить минимальное деление шкалы нужно определить ближайшее число (цифру) на шкале. Как видим на шкале нашего М42300 – это 2.

Далее считаем количество промежутков между чёрточками до первого числа или цифры – в нашем случае до 2. Их оказывается 10. Далее делим 2 на 10, получаем 0,2. То есть, расстояние от одной маленькой чёрточки до соседней, равно — 0,2 вольта.

Вот мы и нашли минимальное деление шкалы. Таким образом, если стрелка прибора отклонится на 2 маленьких деления, то это будет означать, что напряжение равно 0,4V (2 * 0,2V = 0,4V).

В наличии уже знакомый нам встраиваемый вольтметр модели М42300. Прибор предназначен для измерения постоянного напряжения до 10 вольт. Шаг измерения — 0,2 вольта.

Прикручиваем к клеммам вольтметра два провода ( соблюдаем полярность!), и подключаем севшую батарейку на 1,5 вольта или любую попавшуюся.

Вот такие показания я увидел на шкале прибора. Как видим, напряжение батарейки равно 1 вольту (5 делений * 0,2V = 1V). Пока фотографировал, стрелка вольтметра упорно двигалась к началу шкалы — батарейка отдавала последние «соки».

Кроме этого мне стало интересно, какой ток потребляет сам стрелочный вольтметр. Поэтому вместо батарейки я подключил блок питания и выставил на выходе 10 вольт — чтобы стрелка прибора отклонилась на всю шкалу. Далее я подключил в разрыв цепи цифровой мультиметр и измерил ток.

Оказалось, ток, потребляемый стрелочным вольтметром, составил всего 1 миллиампер (1 мА). Его достаточно, чтобы стрелка отклонилась на всю шкалу. Это очень мало. Поясню свой намёк.

Получается, что стрелочный вольтметр экономичнее цифрового. Посудите сами, любой цифровой измерительный прибор имеет дисплей (ЖК или светодиодный), контроллер, а также буферные элементы для управления дисплеем. И это только часть его схемы. Всё это потребляет ток, садит батарею или аккумулятор. И если в случае вольтметра с жидкокристаллическим дисплеем потребляемый ток невелик, то при наличии активного светодиодного индикатора, потребляемый ток будет уже существенный.

Вот и получается, что для портативных приборов с автономным питанием иногда разумнее использовать классический стрелочный вольтметр.

При подключении вольтметра к цепи следует помнить о нескольких простых правилах.

Во-первых, вольтметр (любой, хоть цифровой, хоть стрелочный) необходимо подключать параллельно той цепи или элементу, напряжение на котором планируется измерять или контролировать.

Во-вторых, следует учитывать рабочий диапазон измерений. Узнать его легко – достаточно взглянуть на шкалу и определить последнее число на шкале. Это и будет граничное напряжение для измерения данным вольтметром. Естественно, есть и универсальные вольтметры, с выбором предела измерения, но сейчас речь идёт о встраиваемом стрелочном вольтметре с одним пределом измерения.

Если подключить вольтметр, например, со шкалой измерения до 100 вольт, в цепь, где напряжение превышает эти 100 вольт, то стрелка прибора будет уходить за пределы шкалы, «зашкаливать». Такое положение дел рано или поздно приведёт к порче магнитоэлектрической системы.

В-третьих, при подключении стоит соблюдать полярность, если вольтметр рассчитан на измерение постоянного напряжения. Как правило, на клеммах (или хотя бы у одной) указывается полярность – плюс «+» или минус «-» . При подключении вольтметров, рассчитанных на измерение переменного напряжения, полярность подключения не имеет значения.

Надеюсь, теперь вам будет проще определить основные характеристики стрелочного вольтметра, а самое главное, применить его в своих самоделках, например, встроив его в блок питания с регулируемым выходным напряжением . А если сделать светодиодную подсветку его шкалы, то он будет выглядеть вообще шикарно! Согласитесь, такой стрелочный вольтметр будет смотреться стильно и эффектно.

Источник

СТРЕЛОЧНЫЙ ВОЛЬТМЕТР

И то, что ко всему привыкаешь и то, что с кем поведешься от того и наберешься — прописные истины. Вот и я привык к своему мультиметру и когда его кто-то хватает (извините, берёт попользоваться) – меня «жаба душит». Сказать ничего не могу, это от меня домочадцы подцепили некоторое количества вируса радиолюбительства и теперь имеют потребность померить напряжение батареек в пульте, аккумулятора в телефоне и т.д. Терпел. Пока не услышал, что некоторые граждане заинтересовались напряжением в розетках.

Откуда появилась эта измерительная головка уже не помню, но всегда считал её «убитой в ноль» — ошибался. При проверке выяснилась её полная адекватность. Вот только внешний вид.

Разобрал по максимуму. Корпус отмыл, верхнюю часть подклеил. Со шкалы кончиком лезвия маленького канцелярского ножа соскрёб лишние нолики. Получилась шкала на 15 вольт. Вместо сопротивления на 150к запаял в колодку перемычку. Отломанный кончик стрелки вернул на место при помощи кусочка изоляции и клея.

Стрелка, конечно, нуждалась в балансировке. Сделал по следующей технологии уравновешивания стрелки имеющимися противовесами с капельками припоя на них (двигаем хорошо разогретым паяльником, эти самые капельки).

1. Куда двигать – стрелку располагаем горизонтально и смотрим, что перевешивает, если стрелка, то каплю передвинуть от центра. Если противовес — то каплю к центру.
2. Какую каплю двигать – стрелку располагаем вертикально.

• а) нужно двигать «к центру». Стрелка отклонилась вправо – двигаем правую каплю. Влево – левую.
• б) нужно двигать «от центра». Стрелка отклонилась вправо – двигаем левую каплю. Влево – правую.

Имеющиеся углубления в верхней части корпуса заполнил при помощи паяльника пластмассой и выровнял напильником, затем мелкой и потом самой мелкой шкуркой, наконец, покрасил и вставил в неё на клей вырезанное стекло. Покрасил и внутреннюю металлическую планку (чтоб всё в цвет), просушил и собрал.

Внешний шарм появился. А для придания технического изыска дополнил измерительную головку переключателем на три положения и тремя резисторами.

Измерительная головка стала обладательницей трёх пределов измерения: на 3, 15 и 30 вольт. Вот картинка печатной платы и схемы по совместительству:

Остановлюсь на моменте сборки. Как оказалось, научиться выколупывать компаунд из зазора между нижней и верхней частями измерительных головок и тем самым их разъединять не проблема, проблема их соединить. Ну не заморачиваться же, в самом деле, их заливкой компаундом по новой. Соединяю так:

В самом уголке сверлю отверстие несколько меньшее диаметром, чем приготовленные саморезы (исключительно алюминиевые) и. А если кого смущает возможность проникновения вовнутрь пыли, то для этого есть пластилин. По готовности измерителя (назвал его вольтметром первого уровня) проинструктировал причастных и выдал в пользование. Прибор понравился, особенно тем, что всего одна «кнопочка». В розетку просил щупы не толкать – лучше сразу гвоздики. С пожеланием успеха, Babay.

Источник

Переделка стрелочных вольтметров

В статье описываются два варианта простых и надежных стрелочных вольтметров предназначенных для эксплуатации в жестких условиях. Не во всех случаях целесообразно использовать современные цифровые измерительные приборы.

В некоторых ситуациях, например, в гараже, на даче, когда требуется повышенная защита от грозовых разрядов, нужна работа в широком диапазоне температур окружающего воздуха, будет целесообразней использовать магнитоэлектрические измерители, не требующие дополнительного питания, включаемые по простым схемам и отличающиеся очень большим сроком службы.

Вариант 1

Вольтметр на базе прибора Ц24

На рис.1 представлена принципиальная схема простого вольтметра сетевого напряжения переменного тока. Особенность этого вольтметра в том, что он изготовлен на базе готового вольтметра промышленного изготовления Ц24. Вольтметр Ц24 представляет собой микроамперметр, в корпус которого установлены все необходимые радиоэлементы, для измерения напряжения сети переменного тока 230 В.

Этот вольтметр обычно устанавливался в отечественные регулируемые автотрансформаторы выпуска 1960-х годов, предназначенные для питания ламповой радиоаппаратуры. Позднее в таких автотрансформаторах стали применять менее информативный, имеющий малый срок службы, но более стильный по тем временам, линейный газоразрядный индикатор. Выпущенный в 1962 году измеритель Ц24 успешно выполняет свою задачу и в настоящее время.

Промышленный вольтметр включал в себя микроамперметр РА1 (ток полного отклонения стрелки около 1.5 мА, сопротивление обмотки 360 Ом), резисторы R2 – R5 и германиевые диоды VD5, VD6. Вольтметр подвергся доработке: вместо двух параллельно включенных резисторов сопротивлением по 200 кОм был установлен один большей мощности сопротивлением 100 кОм – это резистор R2, а также, был установлен узел на светодиодах для индикации включения в сеть и для подсветки шкалы прибора.

Резисторы R2 – R4 ограничивают ток через микроамперметр РА1, германиевые диоды VD5, VD6 выпрямляют напряжение переменного тока. Использование двух выпрямительных диодов вместо одного исключает заметное дрожание легкой стрелки микроамперметра при ее питании от однополупериодного выпрямителя.

Для индикации включения прибора и подсветки шкалы в корпус микроамперметра установлены два сверхьярких светодиода HL1, HL2. Конденсатор С1 гасит избыток поступающей на светодиоды энергии. Резистор R1 уменьшает броски тока через мостовой выпрямитель VD1 – VD4. Импульсные броски тока, например, при включении в сеть, искрении в розетке, весьма негативно влияют на кристаллы сверхъярких светодиодов, для их уменьшения установлен оксидный конденсатор С2.

Конструкция и детали стрелочных вольтметров

Все детали этого измерителя размещены в корпусе микроамперметра РА1. Резисторы R2 – R4 и диоды VD5, VD6 размещены на заводской монтажной плате (рис.2), а элементы, относящиеся к узлу подсветки, зафиксированы в корпусе микроамперметра под этой платой термоклеем и дополнительно приклеены клеем «Момент» на основе полихлоропреновых каучуков.

Подойдет также аналогичный клей «Момент кристалл» или «Квинтол». Светодиоды приклеены снизу от шкалы (рис.3), а элементы R1, С1, VD1 – VD4 приклеены под монтажной платой. Резистор R1 желательно применить импортный разрывной или отечественный типа Р1-7.Остальные резисторы ВС, С1-4, С1 -14, С2-23, МЛТ, РПМ.

Если вольтметр будет установлен в не отапливаемом помещении (гараж, сарай), то использование металлопленочных резисторов нежелательно, более надежными окажутся углеродные резисторы. Конденсатор С1 применен малогабаритный импортный, предназначенный для работы в сети переменного тока 275 В. Вместо такого конденсатора можно применить пленочные конденсаторы на рабочее напряжение переменного тока 630 В, например, типа К73-17, К73-24. Конденсатор С2 типа К50-68, К53-14, К53-19 емкостью 22… 100 мкФ.

Германиевые диоды могут быть любые из серий Д2, Д9, Д18, Д20, ГД507. Кремниевые диоды 1N4148 можно заменить 1 N914 или отечественными из серий КД510, КД521, КД522. Сверхъяркие светодиоды RL50- CB744D синего цвета свечения имеют яркость 6000 мКд при токе 20 мА, вместо таких светодиодов можно установить любые аналогичные, например, «белые» RL50-WH744D – 8000 мКд.

Для лучшего рассеивания света, в зоне установки светодиодов, черный корпус микроамперметра окрашивают густым слоем белого лака для ногтей. Такая краска быстро сохнет и не отслаивается при повышенной влажности и перепадах температуры.

Вариант 2

Вольтметр на базе микроамперметра

Если в вашем распоряжении не окажется готового вольтметра Ц24, рис.4, то вместо него можно применить любой микроамперметр с током полного отклонения стрелки 100… 1500 мкА, например, М2001/1,М2003-М1. При применении более чувствительного микроамперметра, резистор R2 должен быть установлен на значительно большее сопротивление. При выборе микроамперметра нелишним будет обратить внимание на то, какое у него должно быть рабочее положение – вертикальное или горизонтальное.

Для калибровки прибора используют автотрансформатор и мультиметр. При отсутствии профессионального измерительного оборудования можно воспользоваться любительскими мультиметрами «среднего класса», например, типа MY-67, MY-68, М320, TJ1-4M.

Желательно наличие не менее трех контрольных приборов, одновременно включенных параллельно калибруемому измерителю. К сожалению, популярные у многих цифровые мультиметры низшей ценовой категории серий М-8хх, обычно не обеспечивают приемлемой точности измерений напряжения переменного тока 50 Гц.

Изготовленный прибор можно смонтировать, например, на корпусе установленного в гараже предохранительного щитка, магнитного пускателя или зарядного устройства для автомобильного аккумулятора. Если найдется свободное место на передней панели лабораторного блока питания, корпусе сетевого разветвителя, водонагревателя или другого устройства с сетевым питанием, то установка такого вольтметра повысит эксплуатационные качества модернизированного аппарата.

Высокое входное сопротивление цифровых мультиметров может дать ошибочный результат при измерении напряжений у источников питания при обрыве в измеряемой цепи. Или, например, при измерении ЭДС севшего гальванического элемента CR2032 мультиметром с входным сопротивлением 20 МОм без нагрузочного резистора дает результат 3.2 В, а при измерении напряжения стрелочным мультиметром ТЛ-4М с входным сопротивлением 30 кОм результат был 1.8 В. В таких ситуациях удобнее пользоваться вольтметрами с относительно низким сопротивлением.

Принципиальная схема несложного вольтметра постоянного тока показана на рис.5. В наличии имелся распространенный в прошлом веке щитовой микроамперметр М4200 со шкалой на 75 В. Чтобы не изготавливать другую шкалу, было решено на его основе изготовить вольтметр с четырьмя диапазонами: 0.75, 7.5, 75 и 750 В. Входное сопротивление вольт-метра на диапазоне 0.75 В составляет около 0.75 кОм. на других диапазонах кратно этому значению, т.е. на диапазоне «750 В- – 750 кОм.

При нажатой кнопке SA1.1 вольтметр работает на диапазоне «0.75» В. Напряжение на РА1 поступает через токоограничительный резистор R1, терморезистор RT1 с положительным температурным коэффициентом сопротивления и замкнутые контакты переключателя SA1. Диоды VD1, VD2 защищают PVI от повреждения при перегрузке.

В случае, если, например, на вход вольтметра будет ошибочно подано сетевое напряжение 230 В переменного тока или его выпрямленное значение с конденсатора фильтра 300…350 В, терморезистор RT1 быстро разогреется, его сопротивление резко увеличится, ток в цепи будет ограничен до 2.5 мА, что безопасно для R1, VD1, VD2, PV1. В случае если бы в цепи вместо терморезистора был включен только один R1 соответствующего сопротивления, этот резистор был бы мгновенно поврежден.

Таким образом, из-за человеческих ошибок и отсутствия у недорогих измерительных приборов элементов защиты в мире было повреждено немало мультиметров. Некоторые цифровые мультиметры средней и высокой ценовой категории оснащаются такой же защитой на терморезисторе или электромагнитным выключателем.

При нажатии на кнопку SA1.2 в цепь включается токоограничительный резистор R3, вольтметр будет работать на диапазоне «7.5 В». При включении диапазона «75 В- последовательно с R3 включается резистор R4, а на диапазоне «750 В» ток на PV1 будет поступать через все токоограничительные резисторы в измеряемой цепи.

Прибор дополнительно оснащен узлом «индикатора фазы», собранном на R2, HL1. Хотя этот узел может быстро определить фазный провод в сетевой розетке, как и многочисленные «отвертки- индикаторы», его назначение несколько иное – оперативно отслеживать утечки сетевого напряжения во вторичную цепь в незаземленных источниках питания. Это необходимо для оценки рисков повреждения при работе с устройствами, содержащими полевые, СВЧ транзисторы, МОП, КМДП микросхемы, чувствительные к повреждениям диоды, светодиоды.

Конструкции и детали стрелочных вольтметров

Вольтметр был смонтирован в пластмассовом корпусе от фотореле «ФР-75А» ТУ 32-1501-75. Вид на компоновку деталей показан на рис.6. Размеры коробки около 122x88x48 мм. Вид устройства в сборе фото в начале статьи. Микроамперметр М4200 без встроенных резисторов, при их наличии, резисторы нужно удалить из корпуса микроамперметра.

Микроамперметр можно заменить М42300 или другим аналогичным, например, М4260. М2003-М1. Чтобы не переделывать шкалу, токоограничительные резисторы можно пересчитать под другие значения диапазонов, например: 0.5, 5.0, 50, 500 Вольт.

Переключатель SA1 – счетверенный П2К с зависимой фиксацией с двумя группами контактов, соединенными параллельно. Перед монтажом переключатель следует разобрать, контакты очистить от окислов, пластиковые корпусы кнопок изнутри вычистить и промыть этиловым спиртом. При сборке переключателя трущиеся пластмассовые и металлические части можно смазать густой силиконовой смазкой для оргтехники.

Терморезистор RT1 установлен на текстолитовых стойках, применен сопротивлением около 300 Ом от электронного балласта компактной электролюминесцентной ламы «Camelion LH26- AS-M Е27 Т3», обозначен как MZ5. Подойдет любой аналогичный сопротивлением 270… 330 Ом при комнатной температуре. Чем мощнее лампа, тем меньшего сопротивления терморезистор в ней может быть установлен. При формовке его жестких выводов не повредите корпус терморезистора.

Резистор R1 проволочный мощностью 5…7 Вт. В процессе работы и перегрузки прибора этот резистор не нагревается, применение обычных металлопленочных и углеродных резисторов на его месте нежелательно из-за разбрызгивания, выгорания токопроводящего слоя в момент перегрузки, из-за чего изменяется сопротивление резисторов, с последующим их обрывом. Остальные резисторы любого типа общего применения, R3 – R5 припаяны к соответствующим контактам SA1.

Вместо диодов 1N4007S можно установить любые из серий 1N4001 – 1 N4007, UF4001 – UF4007, КД209, КД243, КД247. Диоды припаяны к лепестковым контактам микроамперметра. Лампа тлеющего разряда HL1 малогабаритная импортная оранжевого свечения, была выбрана из нескольких десятков, самой яркой оказалась миниатюрная лампочка от подсветки клавиш импортных роторных выключателей. Неплохой результат был и у тиратронов МТХ-90, но их размеры намного больше и меньше угол обзора.

Лампа приклеена к внутренней стороне прозрачной крышки корпуса цианакриловым клеем. Сенсор Е1 сделан из металлического корпуса импортного германиевого транзистора типа SFT352, учитывайте, что ни один из его выводов не соединен с корпусом транзистора. Можно использовать имеющие немного другие размеры корпуса отечественные транзисторы МП39, ГТ402 и аналогичные.

На разноцветные щупы XI, Х2 надеты термоусадочные трубки разных цветов, что облегчает их идентификацию, когда на рабочем столе используется несколько измерительных приборов.
Перед настройкой вольтметра установите стрелку прибора регулировочным винтом на нулевое деление шкалы. Настройку начинают с подбора резистора R1.

Если не удастся подобрать одиночный проволочный резистор необходимого сопротивления, можно установить два последовательно включенных проволочных резистора: первый мощностью 5 Вт сопротивлением 47 или 51 Ом, второй мощностью 2…3 Вт сопротивлением 3…12 Ом, также можно применить самодельный.

После поочередно подбирают сопротивление резисторов R3 – R5. При отсутствии мощных резисторов подходящего сопротивления, можно установить на их место резисторы чуть большего сопротивления, а параллельно с каждым из этих резисторов включить по 2 шт. последовательно включенных резисторов мощностью 0.25 Вт сопротивлением сотни кОм – единицы МОм.

После необходимых проверок изготовленного прибора не испытывайте из любопытства защиту на RT1 ненужными перегрузками. Если понадобится этим вольтметром найти фазный провод сетевой проводки, желательно переключить SA1 в положение «750 В», что повысит безопасность его использования.

Источник