Калибровка вольтметра в домашних условиях
Калибровка вольтметра в домашних условиях – Металлы, оборудование, инструкции
Калибровка мультиметра может потребоваться, если необходимо добиться более точных показаний. Каждый мультиметр нужно проверять хотя бы один раз в 2-3 года, потому что настройки сбиваются, и он начинает выдавать неверные данные. Учитывая, что общей методики для всех видов устройств не существует, владельцы прибегает к различным средствам.
Документация
Любой измерительный прибор имеет относительную погрешность. Обычно этот параметр фиксирован и индивидуален для каждого мультиметра. Он отражается в документации, прилагаемой к товару. Данные о погрешности обозначаются знаком процента или «плюса-минуса». Производитель указывает максимально допустимый диапазон отклонений, который получает после калибровки на заводе.
Однако перед использованием можно определить точность мультиметра самостоятельно. Часто два разных экземпляра, выпущенных одним и тем же производителем, могут иметь разные погрешности.
Для правильной оценки лучше использовать абсолютную цифру, которая приводится в конце шкалы погрешностей.
Например, если нужно произвести измерения, где диапазон напряжения составляет 2 В, погрешность не должна составлять больше ±41мВ.Если паспортные данные мультиметра рассчитывают погрешность в процентном соотношении, например, ± 0,5% и ± 1D, то считаем. 0,5% от 2 В Получается значение 40мВ, в этом случае единицей меньшего разряда выступает 1мВ.
Если вы выявили, что на данном отрезке измерений мультиметр показывает отклонения, больше предусмотренных, ему требуется калибровка. Если правильно провести процедуры, показания будут точнее тех, которые указывает производитель в паспорте товара.
Варианты определения погрешности
Как откалибровать прибор – вопрос достаточно сложный, потому что единая методика, описывающая данные действия, не предусмотрена. Каждый пользователь подбирает удобный для себя метод, которых наиболее соответствует модели его мультиметра и является доступным.
Большинство мультиметров используется для измерения напряжения, прозвона электросетей, измерения сопротивления, ими проверяют транзисторы, конденсаторы, некоторые модели способны измерять температуру. Не столь важно, какой модели у вас прибор. Методика калибровки может быть единой для нескольких продуктов разных компаний.
В основном мультиметры имеют стандартную схему. Полученные показания они превращают в напряжение, которое сравнивается с образцовым значением, называемым VREF. Благодаря этому и удается получить измеряемые величины.
Для того чтобы они были максимально точными, необходимо, чтобы образцовое напряжение было приближено к идеальному. Так как величину ему в большинстве случаев задает обычный резистивный делитель, точность данных может зависеть от того, насколько свежая у прибора батарея.
Если она разряжена, мультиметр будет выдавать неверные данные.
Неточность образцового напряжения сделает неверными и все остальные величины, получаемые при помощи мультиметра. Методика калибровки требует точной установки именно этого исходного параметра.
Совет. Перед тем как настраивать прибор, замените батарею или убедитесь в том, что она хорошо заряжена.
Многие мультиметры имеют подстроечные элементы для калибровки. Это переменные резисторы с дополнительным выводами. Искать их несложно, они имеют специальные обозначения на плате. Если прибор старого образца, и плата таких обозначений не имеет, найдите примерное их месторасположение, а затем сравните со схемой мультиметра.
Калибратор или образцовое напряжение
Для калибровки может быть применен специальный прибор типа АКИП-2201. Он выдает показания с высокой точностью, и на них можно ориентироваться для подгонки своего мультиметра. Однако стоимость такого калибратора высока, поэтому им пользуются только специализированные компании, которые занимаются калибровкой приборов и вопросами метрологии.
Более доступный вариант для калибровки в домашних условиях – применить источник образцового напряжения. С его помощью можно провести калибровку популярных мультиметров Mastech и других марок.
В качестве источника можно использовать микросхему REF5050 на 5 В или специальный контрольный источник AD584, или любой другой с высокой точностью, который удастся найти. У нее заявленная точность 0,05%.
Подключив мультиметр к схеме, подстроечными элементами добиваются правильные показания прибора.
Этапы процедуры
Нужно в первую очередь сделать следующее:
- настроить делитель, который и определяет исходное VREF, для этого вам потребуется потенциометр VR1;
- переключите мультиметр на деление 200мВ для измерения постоянного тока;
- используйте вольтметр, точность которого известна, подайте на вход нужное напряжение. Чем ближе оно к указанной точке диапазона, тем лучше: например, подойдет напряжение 190мВ;
- после этого можно настраивать показания мультиметра. Если вы меняете полярность, прибор должен реагировать и выдавать соответствующий знак.
Кроме этого, проверяется работа устройства и в других диапазонах. Если он исправен, расхождений не появится. Для того чтобы проконтролировать показатели, можно произвести повторное измерение напряжения, используя 36 вывод АЦП.
В этом случае напряжение должно составить 100мВ. Однако не стоит ожидать высокой точности прибора.
Дело в том, что часто производители устанавливают однооборотные потенциометры с сопротивлением 20 кОм, в результате чего не удается получить высокоточных показаний устройства.
Проверка точности гигрометра, калибровка гигрометра в домашних условиях
На Aliexpress представлено множество гигрометров (влагомеров, психрометров, метеостанций).Ассортимент можно поделить на механические (стрелочные, волосяные) и электронные (цифровые) гигрометры.
Механические стрелочные гигрометры просты, дёшевы, их не сложно отрегулировать.
Электронные цифровые гигрометры отличаются друг от друга размерами, дополнительными, порой сомнительными функциями (лунный календарь, часы с кукушкой, замер CO2 и т.п.). В то же время они грешат точностью показаний и невозможностью настройки.
Начну с того, что из 5 (пяти!) заказанных мною с 2017 по 2019 годы на Aliexpress гигрометров, до меня добрался только один, остальные 4 (четыре!) бесследно исчезли. Всё, что продается на Авито — это те же самые китайские гигрометры, только прибавившие в цене.
Возможно, среди них даже те, которые не дойдя до адресатов вроде меня, были перехвачены Почтовыми Пиратами России (есть такая организация), для последующей перепродажи.
Не смотря на все старания почтальонов, мне всё же удалось протестировать несколько электронных гигрометров, таких как Exodus HTC 1, HTC 2, thermopro tp16, tp60, CX-201A, Dykie. Проверка показала, что не зависимо от цвета, формы и функциональности, гигрометры с Aliexpress — это не более, чем игрушка.
Их точность — плюс-минус десять лаптей в психрометрическом эквиваленте. Если нужен сколь-либо точный гигрометр, его нужно покупать в солидном магазине, чтобы при ненадлежащем качестве прибор можно было обменять или сдать. Стоить такой электронный гигрометр конечно будет раз в 10 больше .
Как точный и одновременно бюджетный вариант, можно использовать психрометр, ВИТ-2 например. Да, это такая не особо удобная штука, с двумя термометрами и таблицей вычисления влажности.
2. Методы проверки гигрометра на точность, от самого простого, до самого точного
Китайцы народ хитрый, поэтому в целях экономии могут собрать гигрометр даже без датчика влажности. Выявить такую подделку можно просто подышав на гигрометр. Если показания не меняются, то прибор можно сразу выбросить. Если вдруг показания меняются, можно предположить, что он всё же показывает погоду!
а)Протестировать гигрометр на точность, проще, быстрее и с наименьшей погрешностью, можно сравнив его показания с заведомо исправным, желательно лабораторным гигрометром психрометрического типа.
Достаточно несколько минут подержать испытуемый и эталонный гигрометры в помещении с сухим воздухом и сравнить показания. Затем повторить опыт с влажным помещением, например в ванной комнате.
Также бывают продвинутые увлажнители воздуха со встроенным датчиком влажности.
Можно сравнивать и с таким устройством, если вы уверены в правильности его показаний.
б)Заверните гигрометр во влажную тряпочку. Поместите в пакетик. Через час влажность достигнет максимума — 96% и перестанет меняться. Снимите пакет и откалибруйте гигрометр. Если гигрометр механический, просто ослабьте его стрелку, поверните на показание 96% и закрепите на оси. Всё.
в) Точный метод проверки и калибровки гигрометра подручными средствами — это проверка с помощью соли.
Приготовьте банку или контейнер с плотной крышкой, в которой уместится гигрометр.
Если гигрометр имеет показания больше или меньше, значит верить ему нельзя и он нуждается в калибровке.
В качестве подставки может послужить мыльница, вставленный враспор кусок пенопласта и т.п. Как вариант, можно прилепить гигрометр скотчем к крышке, главное чтобы он не отлепился.
Насыщенный раствор соли проще всего сделать, насыпая в горячую воду соль до тех пор, пока она не перестанет растворяться. Затем остудите раствор до комнатной температуры и уберите всю соль? выпавшую в осадок (ситечком или просто слив с осадка). Насыщенный раствор соли готов. Соль подойдет любая пищевая — мелкая или крупная, каменная или морская.
3. Варианты калибровки гигрометра, теория
Механический стрелочный гигрометр калибруется легко. Например, вы использовали метод проверки солью, когда влажность составляет 75%. Просто проверните его стрелку на оси, закрепив на показании 75%.
Решающее значение при калибровке имеет время — нужно уложиться максимум в минуту, пока не успели измениться показания прибора.
Можно заранее снять стекло, закрывающее стрелку со шкалой, перед помещением во влажную емкость, потому что можно попросту не успеть это сделать за столь короткое время.
С электронными гигрометрами сложнее. Если гигрометр или метеостанция находится на гарантии, пусть вам ее настроят бесплатно в сервисном центре. Если гарантии нет, то возможность калибровки маловероятна.
Если в дорогом устройстве еще и может стоять подстроечный резистор, то в дешевых гигрометрах калибровка не предусмотрена. Не найдёте вы на них и схему. Однако есть пара вариантов улучшить точность показаний влажности.
Для самостоятельной настройки электронного гигрометра, сперва нужно его разобрать. Корпуса малогабаритных моделей часто держатся на защёлках. Открыть их можно, вставив сбоку нож, и в образовавшуюся щель вставить ненужную банковскую карту, проведя затем ею вокруг периметра корпуса.
В моем гигрометре нужно было открутить шурупы, сперва отодрав переднюю декоративную панель, под которой они скрывались. Экран отрывать от электронной платы не стоит — отсоединенные контакты после этого часто не подлежат восстановлению. Также нельзя трогать, а тем более протирать датчик влажности, т.к.
он имеет очень чувствительное и ненадёжное покрытие.
Электронные схемы различных гигрометров идентичны.
Гигрометр изначально спроектирован без возможности ремонта и настройки. Схем ни на одну модель в интернете не найти. Что интересно, термометры, как правило работают точно, а вот при замере влажности ошибка бьёт все возможные и невозможные рекорды. С помощью осциллографа выяснил, что на датчик влажности поступает сигнал в форме меандра частотой 1 кГц. Но эта информация нам мало чего дает.
Изменить точность показаний влажности можно несколькими способами
а) Заменить датчик влажности HR202L. Их продают и на Алиэкспресс, и в радиомагазинах.
б) Если отображаемая влажность всегда низкая (10%), можно попробовать нанести на поверхность датчика тонкий слой гигроскопичной жидкости, например тормозной.
Как вариант можно нанести мыльный гель — хозяйственное мыло + полиамидоимид + полиэтиленгликоль 50х50.
в) Если отображаемая влажность всегда завышена, то с датчика влажности со стороны «змейки», в его уголке с поверхности нужно немного соскрести влагочувствительного покрытия.
Чем больше покрытия снимите — тем будут ниже показания влажности.
г) Отрегулировать влажность также можно, заменив расположенные рядом с датчиком влажности постоянные резисторы R1 (иногда R2) подстроечным резистором.
д) Запаять подстроечный резистор параллельно (иногда последовательно) датчику влажности и подогнать показания, регулируя его сопротивление.
4. Калибровка гигрометра на практике
А теперь пример из моей практики тестирования китайского гигрометра CX-201A.В помещении с влажностью 37%, гигрометр показывал 16%.
В помещении с влажностью 47%, гигрометр показывал 29%.
После запаивания подстроечного резистора к контактам R1 гигрометр отображал влажность 50% и не при каких условиях показания не изменялись более, чем на 1 процент. Изменение параметров других элементов также не принесло желаемых результатов.В конце концов, было решено оставить всё, как было изначально и судить о влажности в помещении навскидку.
5 Выводы
При ограниченных финансах, лучше купить механический волосяной гигрометр и откалибровать его, как описано во втором пункте этой статьи.
Если нужна высокая точность измерений, вам может подойти психрометрический гигрометр с двумя термометрами и таблицей.
Дорогие фирменные гигрометры и метеостанции в проверенных российских магазинах также могут порадовать точностью.Ну а если вы уже купили дешевый электронный гигрометр, то можно взять на время у знакомых гигрометр «правильный» и составить таблицу соответствий, типа:китайские 16% влажности — это 37% российских.
китайские 29% влажности — это 47% российских.
и так далее…
Кроме того, в китайских гигрометрах за $2-$10, обычно используется дешевый датчик, влагочувствительное покрытие которого со временем деградирует. Поэтому время от времени необходима проверка точности и его повторная калибровка.
Кстати, вернуть деньги за неисправный гигрометр достаточно сложно. Для этого пришлось предоставить видео доказательства и пример расчета показаний лабораторного психрометра.
Калибровка мультиметра в домашних условиях
Калибровка мультиметра может потребоваться, если необходимо добиться более точных показаний. Каждый мультиметр нужно проверять хотя бы один раз в 2-3 года, потому что настройки сбиваются, и он начинает выдавать неверные данные. Учитывая, что общей методики для всех видов устройств не существует, владельцы прибегает к различным средствам.
Настройка измерителя температуры
Если мультиметр имеет внутренний датчик температуры, чаще всего для этого применяют диодD13: падение напряжения будет зависеть от температуры.
Например, если ТКН р-n перехода имеет отрицательное значение, типовым параметром будет являться 2 мВ/°С. Если требуется измерить значение температуры внешней среды, применяется термопара К-типа, чаще всего она является стандартной, прилагаемой к прибору. Изготавливается она из биметаллического сплава, подключать ее требуется параллельно внутреннему датчику.
Для калибровки показателя температуры надо отталкиваться от двух точек: 0°С (для этого требуется резистор VR5) и любая температура, которая известна вам точно, используется резистор VR4.
Совет. Для того чтобы добиться от мультиметра максимальной точности, нужно выбирать максимально высокое значение температуры, которое доступно вам для измерения.
Например, проводя калибровку дома, можно использовать емкость со льдом, температуру собственного тела или кипящую воду. Однако с последней стоит проявлять осторожность, так как в зависимости от атмосферного давления температура кипения воды может меняться в значении, достаточном, чтобы прибор показывал неточные данные.
Используя температуру собственного тела, контроль вы сможете осуществить при помощи ртутного термометра.
Вывод можно сделать следующий. Методика проверки мультиметров таким способом не является универсальной, однако она наиболее удобна для настройки оборудования в домашних условиях.
Измерение напряжения цепи с помощью вольтметра
Прибор вольтметр помогает измерить разность потенциалов в электрической цепи. Для минимизации влияния на сеть прибор должен иметь максимально большое сопротивление. Оно определяет погрешность измерений и чувствительность устройства.
В процессе усовершенствования вольтметры прошли путь от стрелочных, аналоговых приборов до дискретных с цифровыми индикаторами. Измерение напряжения стало неотъемлемой функцией большинства мультиметров и электронных осциллографов.
Применяются измерение и индикация напряжения в некоторых удлинителях, устройствах защитного отключения и автоматических выключателях.
Подключение прибора
Контроль напряжения происходит всегда параллельно. Измерение может быть осуществлено как у источника питания, так и у нагрузки. Схема подключения вольтметра изображена на рисунке ниже.
Схема подключения прибора
Тонкости, которые необходимо учесть перед тем как подключить вольтметр:
- Правильно выбранный диапазон измерений убережет прибор и проверяемую схему от повреждений. С особой осторожностью следует работать, когда показание вольтметра близко к пределу. Скачок ЭДС способен спалить обмотки измерительного прибора;
- Стрелочный вольтметр может обеспечить нормативную точность только при правильном положении. Если на приборе указанно горизонтальное размещение, то располагать его вертикально запрещено, как и наоборот. Также следует уделять внимание отсутствию вибраций и сильных магнитных полей;
- Измерения вольтметром можно выполнять как под напряжением, так и отключая схему от источника питания с последующим включением;
- При работе с опасной величиной напряжения рекомендуется использовать защитные перчатки и диэлектрические коврики;
- При использовании аналогового прибора до начала измерений необходимо проконтролировать, что стрелка показывает ровно на ноль. В случае необходимости следует произвести настройку специальным регулировочным винтом;
- В случае необходимости проводится калибровка;
- Для обеспечения высокой точности измерений следует проверить как давно происходила поверка вольтметра.
Часто приборы имеют несколько пределов измерения. У аналоговых вольтметров для каждой величины используются разные схемы подключения. В цифровых достаточно установить указатель напротив требуемого значения. Наиболее современные устройства способны автоматически определить предел измерения и в процессе контроля напряжения менять его.
Классификация вольтметров
Вольтметр постоянного тока используются для измерения напряжения в сетях с постоянным напряжением. В основе обычно лежит магнитоэлектрическая система. При работе сильно подвержены внешнему воздействию, поэтому используются с экранированием.
Для измерения синусоидального напряжения с частотой близкой к 50 Герцам используется вольтметр переменного тока. Наиболее часто в аналоговых приборах встречается электромагнитная система. Она имеет нелинейную шкалу, что усложняет снятие показаний.
Селективные вольтметры рассчитаны на измерение среднеквадратического значения отдельной гармонической составляющей напряжения. В его основе лежит электронный вольтметр, рассчитанный на работу с постоянным током. По принципу действия прибор похож на супергетеродинный радиоприемник.
Фазочувствительные вольтметры называются вектрометрами. Они применяются для измерения комплексных напряжений. Одной из популярных сфер их применения является векторное управление асинхронными двигателями с помощью преобразователей частоты.
Одна шкала вольтметра показывает действительную составляющую напряжения, а вторая отображает мнимую. Опорное напряжение, необходимое для работы аппарата, может генерироваться как самим прибором, так и с помощью внешнего источника.
Благодаря данному устройству можно легко получить амплитудно-фазовую характеристику, позволяющую контролировать правильность работы ключей полупроводниковых четырехполюсников.Для измерения напряжений, форма которых имеет большую важность, используются импульсные вольтметры. Они способны измерять не только периодический сигнал, но и амплитуду единичного скачка. Эти вольтметры имеют самое высокое быстродействие, поэтому изготавливаются преимущественно цифровыми.
Аналоговые и цифровые приборы
В основании аналоговых приборов лежат электромагнитные, магнитоэлектрические, электродинамические системы. Аналогичные типы конструкций заложены в амперметры. Для увеличения пределов измерения используются шунты. После измерения необходимо учитывать в полученном результате сопротивление добавочного резистора.
Внешний вид стрелочного вольтметра
Одним из главных недостатков аналоговых приборов является высокое энергопотребление. Подключение такого вольтметра может привести к падению напряжения в цепи, что отразится на погрешности. Наличие индуктивности в конструкции вызывает чувствительность от частоты измеряемого напряжения.
В основе конструкции цифрового вольтметра лежит АЦП. Точность измерения определяется дискретизацией с которой работает аналогово-цифровой преобразователь. Индикатор вольтметра отображает готовый результат в цифровом виде, что значительно облегчает работу с устройством. Влияние на сеть у таких приборов минимально благодаря наличию собственного источника питания.
Широкая распространенность дискретных вольтметров привела к их интеграции в другие устройства. Большинство мультиметров имеют возможность измерять постоянное и переменное напряжение. При этом для повышения точности измерений в конструкции предусматривается несколько пределов. Высокое сопротивление вольтметра позволяет уменьшить его влияние цепь, к которой подключается измерительный прибор.
Вольтметр, встроенный в мультиметр
Основные технические параметры
Основные технические характеристики вольтметра, заносимые в руководство пользования и паспорт прибора, согласно международных стандартов:
- внутреннее сопротивление вольтметра;
- диапазон измерений, в котором обеспечивается указанная точность при правильном подсоединении прибора;
- при работе с переменным напряжением указывается рабочая частота.
Одним из наиболее важных параметров является класс точности. Он всегда отображается на шкале прибора. С его помощью можно определить с какой погрешностью получается результат после включения прибора в сеть.
Описание некоторых видов измерительных устройств
Микровольтметр В3-57 способен работать с переменным напряжением от 5 Герц до 5 МГц. Отображение результата происходит путем вычисления среднеквадратичного значения. Устройство способно работать с напряжениями любой формы. Сопротивление вольтметра составляет не менее 5 МОм. Наиболее широко прибор используется в радиотехнике для наладки оборудования.
Внешний вид микровольтметра В3-57
Измерители переменного напряжения АКИП-2401 имеют два канала. Также имеется возможность фиксации результата на экране при помощи кнопки «Hold». Устройство имеет в наличии интерфейс RS-232, позволяющий считывать данные дистанционно.
Цифровой вольтметр АКИП-2401
Прибор В7-40/1 преимущественно используется для высокоточных научных исследований и поверки других вольтметров.
Его сопротивление достигает 2 ГОи при пределе измерения в 2 В. Это позволяет максимально уменьшить влияние на цепь, что немаловажно при работе с низковольтными радиотехническими схемами.
В7-40/1 успешно используется в средствах автоматики и SCADA системах.
Высокоточный, дискретный вольтметр В7-40/1
Меры безопасности
В отличие от других приборов, например, омметра или мегометра, работая с вольтметром, приходится иметь дело с напряжением. При небольших значениях оно не представляет опасности для человека. Измеряя напряжения, способные создать опасный ток, протекающий через тело человека, необходимо соблюдать повышенную осторожность.
Измерение напряжений должно сопровождаться полным соблюдением ТБ и ПУЭ. Это предотвратит получение электротравмы. Запрещено работать без средств защиты, например, резиновых перчаток и ковриков. По завершению работ не должно оставаться оголенных токоведущих частей, с которыми может произойти случайный контакт у обслуживающего персонала.
Повсеместное использование измерения напряжения в электротехнике привело к созданию вольтметров различных конструкций. Они отличаются как по принципу работы, так и по точности. Наибольшую популярность получают универсальные устройства, способные автоматически выбрать не только предел, но и тип контролируемой величины.
