Ένα άτομο που απέχει πολύ από ηλεκτρικά κυκλώματα, τάσεις, ρεύματα και αντιστάσεις δύσκολα θα μπορέσει να απαντήσει αμέσως σε αυτήν την ερώτηση: τι μετράει ένα βολτόμετρο; Δεδομένου ότι η απάντηση είναι προφανής, αν απλώς διαβάσετε το δεύτερο μισό του τίτλου του άρθρου, θα σας αποκαλύψουμε αυτό το θέμα με λίγο περισσότερες λεπτομέρειες. Συγκεκριμένα, θα εξετάσουμε τη μέτρηση της τάσης στην καθημερινή ζωή, τα χαρακτηριστικά των συσκευών, την αρχή λειτουργίας.
Ορισμός
Το βολτόμετρο είναι μια συσκευή μέτρησης που σας επιτρέπει να λαμβάνετε την τιμή της τάσης ή της ηλεκτροκινητικής δύναμης σε ένα κύκλωμα DC ή AC. Η εμβέλεια του οργάνου μπορεί να επεκταθεί έως και 1000 V ή περισσότερο. Όλα εξαρτώνται από τον σκοπό του. Για να κατανοήσετε καλύτερα τι είναι, εξετάστε τον ορισμό της ηλεκτροκινητικής δύναμης. Επειδή πολύ συχνά συγχέεται με την τάση δικτύου, θα πρέπει να διαχωρίζονται μεταξύ τους.
EMF και τάση: διαφορά
Έτσι, το EMF είναι ένα φυσικό μέγεθος που χαρακτηρίζει το έργο που εκτελείται από οποιεσδήποτε δυνάμεις μη ηλεκτρικής φύσης για την κίνησημονάδα θετικού φορτίου κατά μήκος του υπό εξέταση περιγράμματος. Στην πιο συνηθισμένη περίπτωση, δείχνει την ικανότητα μιας πηγής ενέργειας να δημιουργεί τη μία ή την άλλη διαφορά δυναμικού σε δύο απέχοντα σημεία του κυκλώματος. Μετριέται, όπως και η τάση, σε βολτ. Διαφέρει από αυτό στο ότι χαρακτηρίζει την παροχή ρεύματος στο ρελαντί, δηλαδή χωρίς σύνδεση στο δίκτυο.
Όταν υπάρχει ρεύμα στο κύκλωμα, δηλαδή είναι κλειστό, εμφανίζεται μια άλλη πιο οικεία έννοια - τάση. Επιπλέον, μπορεί να ληφθεί τόσο για την ίδια την πηγή ισχύος στους ακροδέκτες της, όσο και σε οποιοδήποτε μέρος του κυκλώματος. Η μέτρηση τάσης είναι η αναγνώριση της διαφοράς δυναμικού μεταξύ δύο σημείων που απέχουν μεταξύ τους. Για μια πηγή ισχύος, είναι συνήθως κάπως μικρότερη από την ηλεκτροκινητική δύναμη όταν περιλαμβάνεται στο κύκλωμα κατανάλωσης. Στην πραγματικότητα, τόσο το EMF όσο και η τάση είναι τα ίδια, με τη μόνη διαφορά ότι η φυσική διαδικασία δημιουργεί τη διαφορά δυναμικού μεταξύ των δύο σημείων στα οποία γίνεται η μέτρηση.
Τύποι βολτόμετρων
Εδώ πρέπει να διακρίνουμε δύο κύριους τύπους: φορητούς και σταθερούς. Το φορητό όργανο μέτρησης τάσης δεν μπορεί να συρθεί μόνο με το χέρι. Συνήθως περιλαμβάνει λειτουργία ελέγχου των ρευμάτων και των αντιστάσεων στο κύκλωμα, καθώς και της θερμοκρασίας των αγωγών κ.λπ. Οι σταθερές συσκευές είναι συχνά δομικά ενσωματωμένες στο ίδιο το δίκτυο, στο οποίο η μέτρηση πραγματοποιείται, για παράδειγμα, σε ηλεκτρικούς πίνακες διανομής, πίνακες κ.λπ.
Σχετικά με την ταξινόμηση σύμφωνα με την αρχήενέργειες, τότε μπορούμε να διακρίνουμε διάφορους τύπους ηλεκτρομηχανικών βολτόμετρων και δύο τύπους ηλεκτρονικών. Τα τελευταία είναι αναλογικά και ψηφιακά. Τα ηλεκτρομηχανικά βολτόμετρα χρησιμοποιούν ένα σύστημα μαγνητικού μετατροπέα για τη λήψη μετρήσεων τάσης. Οι ηλεκτρονικές συσκευές ψηφιοποιούν το λαμβανόμενο σήμα χρησιμοποιώντας ADC. Οι ενδείξεις του βολτόμετρου, ανάλογα με την αρχή της παρουσίασης δεδομένων, εμφανίζονται είτε με δείκτη βέλους είτε σε ειδική ψηφιακή οθόνη.
Μια ακόμη ταξινόμηση - ανάλογα με τον σκοπό. Σας επιτρέπει να διαιρέσετε τις συσκευές σε μετρητές DC και AC, καθώς και σε μετρητές φάσης, παλμικούς και γενικούς. Για το τελευταίο, είναι διαθέσιμο σχεδόν ολόκληρο το φάσμα των σημάτων, η τάση του οποίου πρέπει να είναι γνωστή.
Κύριες προδιαγραφές
Εξαρτάται από το σκοπό της συσκευής. Για παράδειγμα, ένα βολτόμετρο DC έχει συνήθως πολλές περιοχές μέτρησης, επομένως ο αριθμός τους θα είναι ένα από τα πιο σημαντικά τεχνικά χαρακτηριστικά. Επιπλέον, σχεδόν όλες οι συσκευές έχουν μια συγκεκριμένη αντίσταση εισόδου, η οποία, παρεμπιπτόντως, εξαρτάται από το εύρος τάσης του τμήματος κυκλώματος που μελετάται.
Ακόμα σημαντικά χαρακτηριστικά είναι, φυσικά, τα σφάλματα, καθώς και η ανάλυση της κλίμακας ή το ελάχιστο βήμα μετρήσεων, αν μιλάμε για ψηφιακό βολτόμετρο. Εάν ο χρήστης έχει λάβει μια καθολική συσκευή για τη μέτρηση της τάσης, τα όρια των ποσοτήτων με τις οποίες μπορεί να εργαστεί, για παράδειγμα, ρεύματα, αντιστάσεις, θερμοκρασίες, καθώς καιεύρη, σφάλματα και συχνότητες για μεταβλητά σήματα.
Αρχή λειτουργίας
Η συνολική λειτουργία της συσκευής εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την υλοποίηση. Εάν πρόκειται για ηλεκτρομηχανικό βολτόμετρο, υπάρχει ένα μαγνητικό σύστημα που είναι ευαίσθητο στο ρεύμα ροής. Ανάλογα με την τιμή του, αυξάνεται και η απόκλιση του βέλους του δείκτη, που συνδέεται μηχανικά με το κύκλωμα, το πλαίσιο ή κάτι άλλο που χρησιμοποιείται για τη μετατροπή του ρεύματος στο κύκλωμα. Η ακρίβεια τέτοιων συσκευών δεν είναι πολύ υψηλή, καθώς δεν επιτρέπει τη λήψη υψηλών τιμών αντίστασης εισόδου, πράγμα που σημαίνει ότι εισάγει σοβαρές παραμορφώσεις στις μετρήσεις, αφού στο κύκλωμα προστίθεται παρασιτική αγωγιμότητα.
Τα ψηφιακά βολτόμετρα, που πρόσφατα έχουν γίνει ευρέως διαδεδομένα στην καθημερινή ζωή, έχουν μεγάλο αριθμό ηλεκτρονικών κάτω από το καπάκι. Αυτό οφείλεται στη μετατροπή του αναλογικού σήματος που λαμβάνεται στην είσοδο της συσκευής σε ψηφιακή μορφή χρησιμοποιώντας ADC. Για όσους ενδιαφέρονται πραγματικά, υπάρχει μεγάλη βιβλιογραφία για το θέμα. Ένα τέτοιο βολτόμετρο, η τιμή του οποίου κυμαίνεται μέσα σε μερικές εκατοντάδες ρούβλια, φυσικά, δεν ισχυρίζεται ότι έχει ένα ευρύ φάσμα δυνατοτήτων και μεγάλη ακρίβεια, αλλά είναι αρκετά ικανό να μετρήσει την τάση στους ακροδέκτες μιας μπαταρίας αυτοκινήτου ή σε ένα δίκτυο 220 V.
Σύνδεση σε αλυσίδα
Το βολτόμετρο στο κύκλωμα συνδέεται πάντα παράλληλα με το φορτίο ή την πηγή ισχύος, εάν χρειάζεται να μετρήσετε το EMF ή την τάση του στους ακροδέκτες. Γι' αυτό υπάρχουν τόσο αυστηρές απαιτήσεις για την σύνθετη αντίσταση εισόδου της συσκευής, αφού μια τέτοια σύνδεσησυνεπάγεται την εμφάνιση πρόσθετης αγωγιμότητας στο κύκλωμα.
Σε καμία περίπτωση δεν πρέπει να συνδέσετε ένα βολτόμετρο, η τιμή του οποίου είναι τουλάχιστον λίγο υψηλή, σε σειρά στο κύκλωμα. Διαφορετικά, ο χρήστης διατρέχει τον κίνδυνο να κάψει απλώς τη συσκευή, χωρίς να έχει χρόνο να μάθει περί τίνος πρόκειται. Ακόμα κι αν επιβιώσει από μια τέτοια βάρβαρη μεταχείριση, οι μετρήσεις του δεν πρέπει να είναι αξιόπιστες, καθώς το ρεύμα στο κύκλωμα υφίσταται σοβαρές αλλαγές όταν το βολτόμετρο συνδέεται με αυτόν τον τρόπο, σπρώχνοντας ξανά στο άγνωστο τη δυνατότητα να γνωρίζουμε την πραγματική τάση του τμήματος στο οποίο οι μετρήσεις έγιναν.
Προφυλάξεις ασφαλείας λειτουργίας
Επειδή η αντίσταση του ίδιου του βολτόμετρου είναι αρκετά μεγάλη στις περισσότερες περιπτώσεις και το κύκλωμα σύνδεσης χρησιμοποιείται κατά συνέπεια παράλληλα, ο κίνδυνος σοβαρής ηλεκτροπληξίας σε κύκλωμα χαμηλής τάσης είναι ελάχιστος. Ωστόσο, εάν μιλάμε για βιομηχανικές συσκευές, ειδικά σε σταθερή έκδοση, αυτό συνεπάγεται τεράστιες τιμές των μετρούμενων τιμών τόσο των τάσεων όσο και, πιθανότατα, των ρευμάτων. Επομένως, εδώ οι προφυλάξεις ασφαλείας πρέπει να είναι στο υψηλότερο επίπεδο και χωρίς επαρκή γνώση, λαστιχένια γάντια, πατάκια και άλλα κατάλληλα μέτρα, φυσικά, οποιαδήποτε δραστηριότητα αντενδείκνυται. Αυτό που μετρά το βολτόμετρο είναι πιθανότατα πολύ απειλητικό για τη ζωή, γι' αυτό συνιστούμε να μην δελεάζετε τη μοίρα. Σε κάθε περίπτωση, δεν πρέπει να αγγίζετε γυμνά καλώδια, ακόμα κι αν το κύκλωμα είναι εξ ορισμού χαμηλής τάσης.
Συμπέρασμα
Απαντώντας στην ερώτηση τι μετράει το βολτόμετρο, εμείςεξετάζεται σε γενικές γραμμές η συσκευή του, τα κύρια τεχνικά χαρακτηριστικά, η ταξινόμηση. Φυσικά, αυτή η σύντομη ανασκόπηση δεν ισχυρίζεται ότι είναι περιεκτική, ειδικά δεδομένης της έλλειψης βασικών γνώσεων ηλεκτρολογίας από τον αναγνώστη.
Συνοψίζοντας, πρέπει να σημειωθεί ότι το βολτόμετρο μετρά, φυσικά, την τάση στο τμήμα του κυκλώματος στο οποίο είναι συνδεδεμένο παράλληλα. Διαφορετικά, η μαρτυρία του θα είναι αναξιόπιστη, για να μην αναφέρουμε τον κίνδυνο πιθανής απώλειας ακριβού εξοπλισμού. Ο αναγνώστης θα πρέπει να είναι προσεκτικός όταν χρησιμοποιεί τη συσκευή στο σπίτι, καθώς η επαφή με τμήματα υψηλής τάσης των κυκλωμάτων είναι απειλητική για τη ζωή.
