Låt oss säga att jag har en krets med en tvåpolig Thévenin-ekvivalent som har likspänningsskillnad U och utmotstånd Ro. Vad gör voltmätaren? Jag antar att den har ett internt, mycket stort motstånd (Rv) som är anslutet parallellt med Ro. Men vad mäts över Rv, och hur?
Kommentarer
- Thevenin-modellen är ett seriemotstånd, så mätaren skulle kopplas i serie med detta. Det är ' Norton-modellen som har ett shuntmotstånd som mätaren skulle anslutas parallellt med.
Svar
Det finns en mängd olika sätt att göra den faktiska mätningen.
En av de mer traditionella är en rörlig spolmikroameter, bestående av en lindning på en järnkärna som roterar mellan polerna på en permanentmagnet och arbetar mot fjäderkraften. Mätarkretsarna och väljaren ansluter olika motstånd för att skala ingångsspänningen till en liten ström. Ett grovt, relaterat instrument kan tillverkas genom att linda några trådar runt en plastkroppsmagnetisk kompass, där det införda fältet bildar en vektorsumma med jordens fält och resulterar i en ny pekervinkel.
Nästa stora utveckling bestod av att använda en vakuumrörförstärkare med hög impedans mellan kretsen som testades och mätarens rörelse, vilket producerade Vacum Tube Volt Meter eller VTVM. Senare ersattes röret med en fälteffekttransistor.
Den tredje stora utvecklingen skulle vara att ersätta mätarens rörelse med en analog till digital omvandlare. Detta består vanligtvis av en komparator som jämför den okända ingången mot kända referensspänningar; antingen i följd när referensspänningen ändras av en digital till analog omvandlare under en sökalgoritm, eller genom att ladda en kondensator medan du mäter tid, eller för höghastighetsapplikationer som använder ett antal komparatorer och spänningskällor som fungerar parallellt för att ge ett snabbare svar (även om det för m finns mer sannolikt i ett höghastighetsinstrument såsom ett oscilloskop än en typisk digital multimätare).
Svar
Voltmetrar mäter spänningen de ser efter att ha laddat den med deras ”ingångsmotstånd”. För mätare med elektroniska kretsar är detta vanligtvis inom 10 M Ω -området. Därför bildar Ro-impedansen för källspänningen och voltmeters ingångsimpedans en spänningsdelare, och voltmätaren berättar spänningen från den delaren.
Så länge källspänningsimpedansen är väsentligt mindre än voltmätarens ingångsimpedans kommer voltmätaren att läsa spänningen exakt. Det är därför högre ingångsmotstånd är bättre för voltmetrar. I praktiken laddar det mesta med 10 M Ω vann ”ändra inte spänningen till den punkt du bryr dig om. Ändå måste du vara medveten om begränsningarna i dina verktyg för att veta när de inte ger dig korrekta avläsningar.
Kommentarer
- Tack, det gör det tydligare! Hur görs den faktiska mätningen av spänningen i de flesta voltmetrar? Jag antar att de inte ' t räknar elektroner och delar med motståndet?
- Vanligtvis mäter de en mycket liten ström, i µ A-intervallet.
- @Astrid: I moderna elektroniska mätare är spänningen lämpligt förstärkt, omvandlat till ett tal av en A / D-omvandlare, som konverteras till decimal i en mikrokontroller, sedan som visas för användaren. Gamla mätare applicerade spänningen direkt på en mätares rörelse. Dessa hade väsentligt lägre ingångsmotstånd trots att spolen lindades med så många varv av tunn tråd som möjligt.
- BTW det fanns fortfarande en gammal voltmeter med mycket högt (teoretiskt, oändligt) ingångsmotstånd med en potenti ometer som ett " mätinstrument " . Jag håller med @starblue att konventionella gamla rörelsevoltmetrar faktiskt mäter strömmen. Där fungerar ballastmotståndet som en spännings-till-ström-omvandlare.
Svar
En voltmätare beräknar potentiell skillnad mellan den varma ledningen och den neutrala Eftersom strömmen flödar från varm till neutral 0 – (- 115) = 115 och 115 -0 = 115 växelström neutral förblir på noll där när heten går från en negativ het till en positiv het.
Kommentarer
- Detta är inte svaret på denna fråga. OP frågar om hur voltmeter fungerar.