DC- und AC-Stromquellen decken einen breiten Spannungsbereich ab, und genaue Messungen erfordern ein Voltmeter mit einer entsprechenden Messgrenze. In einigen Fällen reicht jedoch ein herkömmliches Voltmeter nicht aus, und es besteht die Notwendigkeit, die Messgrenze zu erweitern. Eine Möglichkeit, die Grenze zu erweitern, besteht darin, einen zusätzlichen Widerstand zu verwenden.
Der Zusatzwiderstand wird parallel zum Voltmeter geschaltet und ermöglicht die Einstellung der Messgrenze. Dabei muss der Widerstand des Zusatzwiderstands sorgfältig ausgewählt werden, um die Messwerte nicht zu verzerren. Um den Wert eines zusätzlichen Widerstands zu berechnen, wird eine Formel verwendet, die den Widerstand des Voltmeters und die erforderliche Messgrenze berücksichtigt.
Hier ist ein Beispiel. Lassen Sie es ein Voltmeter mit einem Widerstand von 10 kΩ und einer Messgrenze von 5 V geben. Um den Grenzwert auf 50 V zu erweitern, muss ein zusätzlicher Widerstand mit einem Widerstand von 90 kΩ verwendet werden. Dieser Wert wird aus einer Formel berechnet, die den bereits vorhandenen Widerstand des Voltmeters und die gewünschte Messgrenze berücksichtigt.
Durch die Verwendung eines zusätzlichen Widerstands können Sie die Messgrenze des Voltmeters erheblich erhöhen und genaue Messungen über einen breiten Spannungsbereich durchführen. Beachten Sie jedoch, dass die Verwendung eines zusätzlichen Widerstands zu zusätzlichen Messfehlern führen kann. Daher ist es notwendig, die Messungen vor der Anwendung sorgfältig zu berechnen und zu überwachen.
Verfahren zur Erweiterung des Voltmetermessbereichs
Sie können die Zusatzwiderstandsmessungsmethode verwenden, um die Messgrenze des Voltmeters zu erweitern, um die Messgenauigkeit zu verbessern. Diese Methode basiert auf dem Prinzip des Spannungsteilers.
Zunächst müssen Sie den zu messenden Spannungsgrenzwert und den zu messenden Spannungsgrenzwert bestimmen, um den das Voltmeter berechnet wird. Wenn der Spannungsgrenzwert den Grenzwert des Voltmeters überschreitet, muss ein zusätzlicher Widerstand verwendet werden, um die Messgrenzen zu erweitern.
Sie können die folgende Formel verwenden, um den Wert des zusätzlichen Widerstands zu bestimmen:
| Der vom Voltmeter gemessene Spannungswert | Widerstandswert des Voltmeters | Wert des zusätzlichen Widerstands |
|---|---|---|
| U | R | Rd |
| Up | Rp | Rd |
Wobei U der Wert der vom Voltmeter gemessenen Spannung ist; R ist der Widerstandswert des Voltmeters; Up - spannungsgrenzwert; Rp - der Grenzwert für den Widerstand des Voltmeters; Rd - wert des Zusatzwiderstands.
Basierend auf den Werten von R und Rp, es ist möglich, den Wert von R zu berechnend, zusatzwiderstand, durch die Formel:
Nachdem der Wert des Zusatzwiderstands ermittelt wurde, kann er in Reihe mit dem Voltmeter hinzugefügt werden, um die Messgrenzen zu erweitern. Beachten Sie, dass der Zusatzwiderstand in Reihe und nicht parallel zum Voltmeter angeschlossen werden muss.
Die Verwendung eines zusätzlichen Widerstands ermöglicht es, die Messgrenzen des Voltmeters zu erweitern und die Messgenauigkeit zu verbessern. Beachten Sie jedoch, dass der Zusatzwiderstand unter Berücksichtigung seines Widerstands und des Spannungsgrenzwerts ausgewählt werden muss, um die zu messende Schaltung nicht zu überlasten.
Auswahl eines inkrementellen Widerstands
Wenn Sie die Messgrenze des Voltmeters mit einem zusätzlichen Widerstand erweitern, müssen Sie die richtigen Parameter für das Voltmeter auswählen. Zunächst muss der Wert des erforderlichen erweiterten Messgrenzwerts ermittelt werden. Dann kann auf der Grundlage dieses Wertes der Wert des Zusatzwiderstands berechnet werden.
Bei der Auswahl eines geeigneten Zusatzwiderstands muss der Widerstand berücksichtigt werden. Der Widerstandswert des Zusatzwiderstands muss so sein, dass die erforderliche Erhöhung der Messgrenze gewährleistet ist, der Messwert jedoch nicht zu stark verzerrt wird.
Verwenden der Formel, um den Widerstand eines zusätzlichen Widerstands in einem Voltmeter mit einem unbekannten Innenwiderstand zu berechnen:
wobei RHinzufügung - wert des zusätzlichen Widerstands, Rmessen - der erforderliche Messgrenzwert, Rin - innenwiderstand des Voltmeters, GHinzufügung - verstärkung bei Verwendung eines inkrementellen Widerstands,
es ist möglich, den möglichen Wert des Zusatzwiderstands zu erhalten.
| Erforderliche Messgrenze, V | Innenwiderstand des Voltmeters, Ohm | Verstärkung bei Verwendung eines zusätzlichen Widerstands | Der mögliche Wert des Zusatzwiderstands, Ohm |
|---|---|---|---|
| 1 | 10 5 | 10 | 9 x 10 4 |
| 10 | 10 5 | 10 | 9 x 10 3 |
| 100 | 10 5 | 10 | 9 x 10 2 |
Bei einer erforderlichen Messgrenze von 1 V, einem internen Widerstand des Voltmeters von 10 5 Ohm und einer Verstärkung von 10 muss daher ein zusätzlicher Widerstand mit einem Widerstand von 9 x 10 4 Ohm verwendet werden, um die erforderliche Messgrenze zu erreichen.
Anschluss eines inkrementellen Widerstands
Um die Messgrenze eines Voltmeters mit einem Zusatzwiderstand zu erweitern, muss dieser ordnungsgemäß an die Messklemmen des Voltmeters angeschlossen werden. Der Zusatzwiderstand muss in Reihe mit dem Stromkreis verbunden sein, in dem die Spannung gemessen wird.
Beim Anschließen eines Zusatzwiderstands ist auf seinen Widerstand und die zulässige Leistung zu achten. Der Widerstand des Zusatzwiderstands muss mit dem Widerstand des zu messenden Stromkreises vergleichbar sein, um die erforderliche Ausdehnung der Messgrenze zu erreichen. Die zulässige Leistung des Zusatzwiderstands sollte ausreichen, um sie bei der Messung der maximalen Spannung nicht zu überschreiten.
Der Anschluss eines Zusatzwiderstands kann entweder über Drähte und Klemmen oder über eine Widerstandskarte erfolgen, die an die Messklemmen des Voltmeters angeschlossen wird. Im letzteren Fall ist es notwendig, die möglichen Auswirkungen der Widerstandskarte auf die Messgenauigkeit zu berücksichtigen und die Messergebnisse entsprechend zu korrigieren.
Beachten Sie, dass der Zusatzwiderstand nur an einen Gleichstromkreis angeschlossen werden muss. Bei der Messung der Wechselspannung kann der Zusatzwiderstand einen signifikanten Einfluss auf die Messungen haben und die Ergebnisse verzerren.
Anwendungsbeispiele für einen zusätzlichen Voltmeterwiderstand:
- Messung von hohen Spannungen: Wenn Sie eine Spannung messen möchten, die die Grenzen des Voltmeters überschreitet, können Sie einen zusätzlichen Widerstand verwenden. In diesem Fall wird der Widerstand in Reihe mit den Eingangsklemmen des Voltmeters verbunden. Wenn Sie den gewünschten Widerstandswert auswählen, können Sie die Messgrenzen des Voltmeters um ein Vielfaches erweitern.
- Messung kleiner Spannungen: Ein Zusatzwiderstand kann auch verwendet werden, um kleine Spannungen zu messen, die außerhalb der Empfindlichkeit eines Voltmeters liegen. In diesem Fall wird der Widerstand parallel zu den Eingangsklemmen des Voltmeters angeschlossen. Der Widerstandswert wird so gewählt, dass eine parallele Schaltung mit einem geringen Gesamtwiderstand erzeugt wird und die Empfindlichkeit des Voltmeters erhöht wird.
- Voltmeter-Kalibrierung: Ein inkrementeller Widerstand kann zur Kalibrierung des Voltmeters verwendet werden. In diesem Fall wird die bekannte Spannung an die Eingangsklemmen des Voltmeters angelegt und die Anzeige des Voltmeters wird mit Hilfe eines zusätzlichen Widerstands korrigiert. Der Widerstandswert wird so gewählt, dass er die Fehler ausgleicht und die Messgenauigkeit verbessert.
