Сравнительный анализ цифровых и аналоговых вольтметров

Цель исследования: Провести анализ характеристик цифровых и аналоговых вольтметров, сравнить их, ознакомиться с их принципом работы. Изучить основные характеристики вольтметров.

Задачи исследования: Изучить теоретический материал цифрового и аналогово вольтметра; Сравнить цифровой и аналоговый вольтметр; Провести анализ характеристик аналогово вольтметра.

Методы исследования:

1)  Теоретический.

2)  Аналитический.

Актуальность: На сегодняшний день требуется более точное определение параметров, которые определяют с помощью вольтметров и наиболее точными параметрами обладает цифровой вольтметр, в отличии от аналогово.

Идеальный вольтметр должен обладать бесконечно большим внутренним сопротивлением. Поэтому чем выше внутреннее сопротивление в реальном вольтметре, тем меньше влияния оказывает прибор на измеряемый объект и, следовательно, тем выше точность и разнообразнее области применения.

По принципу действия вольтметры разделяются на:

·     электромеханические;

·     магнитоэлектрические;

·     электромагнитные;

·     электродинамические;

·     электростатические;

·     выпрямительные;

·     термоэлектрические;

·     электронные;

·     аналоговые и цифровые.

По назначению: постоянного тока; переменного тока; импульсные; фазочувствительные; селективные; универсальные.

По конструкции и способу применения: щитовые; переносные; стационарные

Аналоговый вольтметр:

Рисунок 1. Внешнее строение

Рисунок 2. Внутреннее строение

Характеристики. Аналоговых электронных вольтметров переменного тока и характер их шкал в основном определяются схемой электронного преобразователя (детектора). Различают преобразователи пикового, средневыпрямленного, среднеквадратичного значений, осуществляющие преобразование переменного напряжения в постоянное, пропорциональное соответственно пиковому (максимальному), средневыпрямленному и среднеквадратичному значениям измеряемого напряжения.

Технические характеристики вольтметра. Нормальная работа вольтметра возможна при температуре воздуха не превышающая 25–30оС с относительной влажностью воздуха до 80% при атмосферном давлении 630–800мм рт. ст. Частота питающей сети 50 Гц и с напряжением 220В (частотой до 400 Гц). На измерение большое влияние оказывает форма кривой переменного напряжения питающей сети – синусоида с коэффициентом гармоник не более 5%.

Достоинства. Электронные вольтметры обладают высокой чувствительностью, высоким входным сопротивлением, широким диапазоном измеряемых напряжений, могут работать в широком диапазоне частот.

Недостатками. Вольт­метров являются трудность изменения предела измерений, из-за чего приборы выполняются, как правило, однопредельными, и низ­кая чувствительность (верхний предел измерений не менее десятков вольт), что определяет преимущественное их использование для измерения высоких напряжений. Необходимость питания от стабильных источников по­стоянного или переменного напряжения; необходимость в электри­ческой установке стрелки измерителя на нуль или калибровке вольтметра перед началом измерений; сравнительно большая по­грешность измерений (до 3–5%). Шкалу любого электронного вольтметра градуируют в среднеквадратических (действующих) значениях напряжения синусоидальной формы. Исключение составляют импульсные вольтметры, шкалу которых градуируют в амплитудных значениях.

Свойства. Диапазон измерения напряжения, допустимые погрешности и класс точности, диапазон рабочих частот.

Применение. Вольтметр предназначается для измерения напряжения или электродвижущей силы (ЭДС) на участках электрических цепей. Подключение прибора к нагрузке производится параллельно.

Факторы. Солнечные лучи Влага Высокая и низкая температура

Цифровой вольтметр.

Рисунок 3. Внешнее строение

Рисунок 4. Внутреннее строение

Характеристики. Нормальная работа вольтметра возможна при температуре воздуха не превышающая 25–30^оС с относительной влажностью воздуха до 80% при атмосферном давлении 630–800мм рт. ст. Частота питающей сети 50 Гц и с напряжением 220В (частотой до 400 Гц). На измерение большое влияние оказывает форма кривой переменного напряжения питающей сети – синусоида с коэффициентом гармоник не более 5%.

Достоинства. Очень высокий класс точности Обладает широким показанием измерения Чувствительностью Быстродействием Удобство считывания показаний.

Недостатки.

Сложность схемы Большие габариты Высокая стоимость.

Свойства. Имеют систему управления Высокая точность измерения Индикация резисторного измерения в цифровой форме Возможность автоматического выбора шкал и полярности, подключения цифропечатающего устройства для механической регистрации результата, ввода информации об измеряемых величинах в ПК, применения для телеизмерений, превращения в измеритель сопротивлений или измеритель отношений двух напряжений.

Применение. Для измерения в цепях постоянного и переменного напряжения до 1000В и сопротивлений до 10 Ом.

Принцип работы. Вольтметры этого типа более точно измеряют напряжение в сравнении с аналоговыми. Принцип действия основан на преобразовании аналогового входного напряжения в цифровой код, поступающий на цифровое отсчетное устройство, которое преобразует полученный двоичный код в десятичную цифру, отображаемую на табло. Точность измерения напряжения зависит от дискретности входящего в состав прибора аналого-цифрового преобразователя.

Факторы. Солнечные лучи Влажность Температура.

Таблица 1.

Анализ приборов аналогово и цифрового вольтметра

Рисунок 5. Аналитическая диаграмма характеристик цифрового и аналогового вольтметр

Заключение: В заключении сделаем вывод, что сравнивая характеристики цифрового и аналогово вольтметра установили, что цифровой вольтметр по своим характеристикам и параметрам наиболее эффективен, чем аналоговый.