Zdroje stejnosměrného a střídavého proudu pokrývají široký rozsah napětí a přesná měření vyžadují voltmetr s odpovídajícím limitem měření. V některých případech však běžný voltmetr nestačí a je potřeba rozšířit limit měření. Jedním ze způsobů, jak rozšířit limit, je použití přidaného rezistoru.
Přidaný odpor se zapíná paralelně s voltmetrem a umožňuje nastavit limit měření. V tomto případě musí být odpor přidaného odporu pečlivě vybrán, aby nedošlo ke zkreslení naměřených hodnot. Pro výpočet hodnoty přidaného rezistoru se používá vzorec, který bere v úvahu odpor voltmetru a požadovaný limit měření.
Uvést příklad. Nechť je voltmetr s odporem 10 K a limitem měření 5 v. Pro rozšíření limitu na 50 V je nutné použít přidaný odpor s odporem 90 kω. Tato hodnota se vypočítá ze vzorce, který bere v úvahu již existující odpor voltmetru a požadovaný limit měření.
Použití přidaného rezistoru umožňuje výrazně zvýšit limit měření voltmetru a provádět přesná měření v širokém rozsahu napětí. Je však třeba vzít v úvahu, že použití přidaného rezistoru může způsobit další chybu v měření. Před jeho použitím je proto nutné provést důkladný výpočet a kontrolu měření.
Metoda rozšíření limitu měření voltmetru
K rozšíření limitu měření voltmetru lze za účelem zvýšení přesnosti měření použít metodu přidaného rezistoru. Tato metoda je založena na principu děliče napětí.
Nejprve je nutné určit mezní hodnotu napětí, kterou je třeba měřit, a mezní hodnotu, na kterou je voltmetr vypočítán. Pokud mezní hodnota napětí překročí mezní hodnotu voltmetru, je nutné k rozšíření limitů měření použít přidaný odpor.
K určení hodnoty přidaného rezistoru lze použít následující vzorec:
| Velikost napětí měřená voltmetrem | Hodnota odporu voltmetru | Význam přidaného rezistoru |
|---|---|---|
| U | R | Rd |
| Up | Rp | Rd |
Kde U je hodnota napětí měřená voltmetrem; R je hodnota odporu voltmetru; Up - mezní hodnota napětí; Rp - mezní hodnota odporu voltmetru; Rd - význam přidaného rezistoru.
Na základě hodnot R A Rp, lze vypočítat hodnotu Rd přídatný odpor, podle vzorce:
Po stanovení hodnoty přidaného rezistoru lze jej přidat do série s voltmetrem pro rozšíření limitů měření. Všimněte si, že přídavný odpor musí být zapojen do série, nikoli paralelně s voltmetrem.
Použití přidaného rezistoru umožňuje rozšířit limity měření voltmetru a zvýšit přesnost měření. Je však třeba si uvědomit, že přidaný odpor musí být vybrán s ohledem na jeho odpor a mezní hodnotu napětí, aby nedošlo k přetížení měřeného obvodu.
Výběr přidaného rezistoru
Při rozšiřování limitu měření voltmetru pomocí přidaného rezistoru je nutné správně zvolit jeho parametry. Nejprve je třeba určit velikost požadovaného rozšířeného limitu měření. Na základě této hodnoty pak lze vypočítat hodnotu přidaného rezistoru.
Pro výběr vhodného doplňkového rezistoru je třeba vzít v úvahu jeho odpor. Hodnota odporu přidaného odporu by měla být taková, aby bylo zajištěno požadované zvýšení limitu měření, aniž by se měřená hodnota příliš zkreslila.
Pomocí vzorce pro výpočet odporu aditivního rezistoru ve voltmetru s neznámým vnitřním odporem:
kde Rpřidáno - hodnota přidaného rezistoru, Rizmer - požadovaná hodnota limitu měření, Rdo - vnitřní odpor voltmetru, Gpřidáno - zisk při použití aditivního rezistoru,
lze získat možnou hodnotu přidaného rezistoru.
| Požadovaný limit měření, V | Vnitřní odpor voltmetru, Ohm | Zisk při použití přidaného odporu | Možná hodnota přidaného odporu, 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 |
Pokud je tedy požadovaný limit měření 1V, vnitřní odpor voltmetru 10 5 ohmů a zisk 10, je nutné k dosažení požadovaného limitu měření použít přidaný odpor 9 x 10 4 ohmů.
Připojení přidaného rezistoru
Chcete-li rozšířit limit měření voltmetru pomocí přidaného rezistoru, musíte jej správně připojit k měřicím svorkám voltmetru. Přidaný odpor musí být zapojen do série s obvodem, ve kterém se provádí měření napětí.
Při připojení přidaného rezistoru je třeba věnovat pozornost jeho odporu a přípustnému výkonu. Odpor přidaného odporu musí být srovnatelný s odporem měřeného obvodu, aby bylo dosaženo požadovaného rozšíření limitu měření. Přípustný výkon přídavného odporu by měl být dostatečný, aby jej nepřekročil při měření maximálního napětí.
Připojení doplňkového rezistoru lze provést pomocí vodičů a svorek nebo pomocí desky s odporem, která se připojuje k měřicím svorkám voltmetru. V druhém případě je třeba vzít v úvahu možný vliv odporové desky na přesnost měření a podle toho opravit výsledky měření.
Všimněte si, že přidaný odpor musí být připojen pouze k obvodu stejnosměrného napětí. V případě měření střídavého napětí může mít přidaný odpor významný vliv na měření a zkreslení výsledků.
Příklady použití voltmetrového přidaného rezistoru:
- Měření vysokého napětí: Pokud je vyžadováno měření napětí přesahujícího limity voltmetru, lze použít přidaný odpor. V tomto případě je odpor sériově připojen ke vstupním svorkám voltmetru. Při výběru správné hodnoty rezistoru lze limity měření voltmetru několikrát rozšířit.
- Měření malého napětí: přidaný odpor lze také použít k měření malých napětí, která jsou mimo citlivost voltmetru. V tomto případě je rezistor připojen paralelně se vstupními svorkami voltmetru. Hodnota odporu je vybrána tak, aby vytvořila paralelní obvod s malým celkovým odporem a zvýšila citlivost voltmetru.
- Kalibrace voltmetru: k kalibraci voltmetru lze použít přidaný odpor. V tomto případě je známé napětí přiváděno do vstupních svorek voltmetru a pomocí přidaného rezistoru se upraví hodnota voltmetru. Hodnota rezistoru je zvolena způsobem, který kompenzuje chyby a zlepšuje přesnost měření.