Напряжение ИП что это

Измерение постоянных и переменных напряжений выше 1000 В является слабым местом многих ремонтных организаций и подавляющего числа индивидуалов. Это, по-видимому, объясняется тем, что производители электроизмерительной аппаратуры не желают брать на себя ответственность за потенциальный риск, связанный с повышенной опасностью подобных измерений.

Схемотехника высоковольтных измерений в принципе ничем не отличается от низковольтных при использовании обычных измерительных головок. Исключение составляют высоковольтные измерители конденсаторного типа, позволяющие измерять напряжения постоянного и переменного тока с достаточно высокой точностью (погрешность 0,2. 1,0%), но это достаточно громоздкие и дорогие приборы.

Главное отличие техники высоковольтных измерений заключается в конструкции приборов, обеспечивающей электробезопасность их использования и уменьшение зависимости погрешностей измерения от изменения состояния окружающей среды, в первую очередь — от влажности. Отсутствие, точнее, дефицит высоковольтных измерителей напряжения (ВИН) объясняется еще и широко распространенным мнением,что «киловольт туда-сюда ничего не меняет».

НАПРЯЖЕНИЕ — САМОЕ ПРОСТОЕ ОБЪЯСНЕНИЕ В АНИМАЦИИ.

В наиболее часто встречающейся ситуации с телевизорами и мониторами это действительно так, если бы не одно, но очень существенное, «НО»: уровень рентгеновского излучения сильно зависит от высокого напряжения на аноде кинескопа и резко возрастает (для кинескопов с диагональю 51. 64 см) при напряжениях выше 25,5 кВ. Для каждого типа кинескопа существует пороговое напряжение, при котором качество изображения и уровень рентгеновского излучения остаются в заданных пределах. Из этого следует, что при потере яркости свечения экрана нельзя добиваться ее увеличения путем повышения напряжения питания строчной развертки без контроля высокого напряжения. Особенно актуально это для мониторов из-за малого расстояния между экраном и оператором.

В схеме ВИНа (рис. 1) имеются два основных узла:

• измерительная головка (микроамперметр);
• высоковольтное добавочное сопротивление Rд

Эти узлы определяют метрологические и эксплуатационные характеристики ВИНа, являющегося автономным прибором.

В схеме ВИНа (рис. 2) также имеются два основных узла:

• измерительный прибор (тестер);
• высоковольтный делитель R1 R2.

Этот вариант ВИНа несколько менее удобен в работе, но более универсален, так как позволяет измерять постоянные напряжения любой полярности, а при использовании цифрового тестера обеспечивает более высокую точность и более широкий диапазон измеряемых напряжений.

Схема ВИНа (рис. 3) сочетает в себе преимущества обоих предыдущих вариантов. Поэтому более подробное описание и необходимые расчеты даны только для этой схемы.

Что такое НАПРЯЖЕНИЕ и в чем разница с током?

В качестве высоковольтного звена делителя напряжения использован резистор R1 типа КЭВ-5 сопротивлением 430. 560 МОм. Низковольтное плечо образовано резисторами R2* (подбирают в пределах 0. 5,1 кОм) и R3 (СП5-2 или СП5-3 сопротивлением 47 кОм). Резистор R4* (0. 5.1 кОм) подбирают при регулировке.

Тумблер В1 со средним положением служит для выбора полярности измерения (крайние положения) или для отключения микроамперметра при использовании внешнего тестера (среднее положение).

Переключение полярности необходимо для измерений высокого напряжения в осциллографах, СВЧ-печах и других устройствах с высоким напряжением отрицательной полярности.

В качестве измерителя желательно использовать микроамперметр типа М42004 со шкалой 30 мкА, которая соответствует напряжению 30 кВ и не требует пересчета. Конденсатор С1 любого типа емкостью 10. 100 нФ.

Гнезда Г1, Г2 (телефонные гнезда) служат для подключения внешнего цифрового тестера с входным сопротивлением не менее 1 МОм.

Регулировка ВИНа

Для регулировки ВИНа требуется либо заведомо исправный (эталонный) ВИН и источник высокого напряжения (любой исправный телевизор), либо измеритель сопротивлений до 1000 МОм с погрешностью не более 1%.

В качестве эталонного ВИНа может быть использован прибор С90 или С196, а в качестве измерителя сопротивлений — прибор Е6-21.

Регулировка по эталонному ВИНу:
• входы эталонного и проверяемого ВИНов подключите с соблюдением мер безопасности к присоске телевизора, отключенной от кинескопа. Перед отключением присоски ОБЯЗАТЕЛЬНО РАЗРЯДИТЕ кинескоп обесточенного телевизора отверткой, надежно соединенной с «землей» кинескопа;
• надежно заземлите вторые концы ВИНов;
• к гнездам Г1, Г2 подключите цифровой тестер, с которым впоследствии предполагаете использовать ВИН. Установите его в режим измерения постоянного напряжения величиной около 3 В;
• тумблер В1 поставьте в среднее положение;
• включите телевизор и зафиксируйте показания эталонного ВИНа и тестера. Показание тестера должно составлять 1/10 000 от показания эталонного ВИНа с погрешностью менее 1%. Так, если показания эталонного ВИНа равны 25 кВ, то показания тестера должны быть 2,5 В. Если погрешность более 1%, отключите телевизор, дождитесь снижения напряжения на «присоске» до значения менее 1 кВ и подберите величину резистора R2. Если даже при нулевом значении R2 показания тестера завышены, произведите регулировку подбором резистора R4*;
• поставьте тумблер В1 в положение «+».Отключите тестер от гнезд регулируемого ВИНа. Включите телевизор и зафиксируйте показания обоих ВИНов. Вращая движок переменного резистора R3, добейтесь минимальной (менее 1%) разницы в показаниях ВИНов. При невозможности получения точного совпадения поменяйте номинал резистора R4* и повторите подстройку с помощью R3.

Регулировка с использованием измерителя сопротивлений
сводится к измерению сопротивления одних и расчету и подбору других резисторов. Расчет производится в соответствии со схемой рис. 4.

На этой схеме сопротивление резистора R2 соответствует сумме сопротивлений R2* и верхней от движка (по схеме рис. 3) части R3, R3 — нижней части R3, Rn— сумме сопротивлений R4* и измерительной головки. Точка Д на схеме рис. 4 соответствует выводу движка переменного резистора. Если погрешность используемого прибора более 1%, то с помощью прибора класса не хуже 1 измерьте ток полного отклонения используемого прибора Iг по схеме рис. 5,

на котором: БП — источник напряжения 2. 4 В, ИП -используемый прибор, ЭП -эталонный прибор.

Измерьте сопротивления R1 и Rn=R4*+Rг, где Rг -сопротивление измерительной головки.

Рассчитайте ток через резистор R1 по формуле: I(мкА) = 30 000 / R1(MOм). Рассчитайте сопротивление резистора R3 по формуле: R3 (кОм) = 30 (мкА) • Rп (кОм) / [I — Iг] (мкА).

Переменный резистор установите в положение, при котором сопротивление его нижней (по схеме) части будет равно рассчитанному значению R3.

Рассчитайте сопротивление резистора R2 по формуле: R2 (кОм) = [3000 / I (мкА)] — R3 (кОм).

Подберите величину R2*, равную расчетному значению R2.

На этом регулировка ВИНа заканчивается.

Конструкция ВИНа
Эскизы основных деталей, входящих в ВИН, показаны на рис. 6—11.

В дальнейшем, в тексте и на эскизе общего вида (рис. 12), слово «рис» будет опущено.

Отсутствует эскиз задней крышки, а на эскизе корпуса 9 не показаны отверстия для клепки гаек-букс, тумблера В1, а также для установки и регулировки резистора R3.

Основные размеры корпуса даны для рекомендованного выше микроамперметра.

Самой ответственной деталью является изолятор 6, в котором размещен резистор R1 типа КЭВ-5 (КЭВ). Наиболее предпочтительным материалом для изолятора (с точки зрения качественной механической обработки) является фторопласт или плексиглас, далее следует эбонит и, на худой конец, текстолит. Механическую обработку заготовки изолятора следует производить с минимальной подачей и глубиной резания. После установки резистора R1 в изолятор его внутренний объем должен быть герметичен по отношению к внешней среде для исключения влияния влажности на погрешность ВИНа.

Порядок сборки изолятора следующий:
• КЭВ плотно вверните в гайку 7. К другому концу КЭВа коротким винтом М4 закрепите проводник из провода МГТФ сечением 0,05. 0,07 мм2 нужной длины с облуженным концом для последующей припайки в схему;
• наружную резьбу гайки 7 залейте парафином. КЭВ вставьте в изолятор, гайку 7 слегка подогрейте паяльником до размягчения парафина и вверните в изолятор до упора КЭВа в его нижнюю часть. Слегка натянув проводник, залейте парафин в отверстие нижней части изолятора до заполнения. Далее залейте парафином отверстие в гайке 7 так, чтобы свободной от заливки осталась резьба на длину резьбовой части винта 10.

К корпусу 11 приклепайте три гайки-буксы и установите тумблер В1, резистор R3, гнезда Г1, Г2, винт и гайку М5 для крепления ручки 9.

Далее закрепите на корпусе изолятор с помощью гайки 8 и, последним, микроамперметр. Произведите электрический монтаж ВИНа.

В отверстие винта 10 впаяйте кусок сапожной иглы длиной 30. 40 мм. Рекомендуется изготовить два винта 10 и один из них, без иглы, использовать с зажимом «крокодил». Винт 10 с иглой удобен для подключения ВИНа к аноду кинескопа без отсоединения присоски.

Под один из винтов задней крышки закрепите провод заземления с зажимом «крокодил».Заделка крепления, качество провода и зажима должны исключать случайное нарушение цепи заземления во время измерения. Ручка 9 изготавливается из любого материала, пригодного для изготовления изолятора 6, винт 10 — из латуни или бронзы, корпус 11 — из алюминия, гайки 7 и 8 — из любого металла.

Наверните ручку и винт 10, закрепите заднюю крышку с заземлителем и ВИН готов к калибровке и последующей эксплуатации. Для удобства при транспортировке ручку и винт с иглой можно снимать с ВИНа.

№9 «Ремонт https://altay-krylov.ru/poleznaja_shemotehnika/izmrrenie_vysokih_napr.html» target=»_blank»]altay-krylov.ru[/mask_link]

Схема электрическая принципиальная. Выбор источника опорного напряжения. Предельно-допустимые и электрические параметры ИОН AD581U

Согласно [1], питание измерительных преобразователей (ИП) для ТПС может осуществляться как от сети однофазного переменного тока, так и от источника постоянного тока. Причем, перечень номиналов питающих напряжений стандартизован. Предположим, что вся схема ИП получает питание от источника выпрямленного переменного напряжения номиналами +-15 В, подключенного к сети 220 В, частотой 50 Гц.

По требованиям [1] коэффициент высших гармоник питающего напряжения ИП не должен превышать 5%. Для того, чтобы снизить возможное влияние пульсаций питающего напряжения на точность ИП, необходимо применение источника опорного напряжения. Лучшим решением в плане точности и температурной стабильности в данном случае будет применение ИМС прецизионного термостатированного ИОН.

Выберем трехвыводной интегральный ИОН AD581U, имеющий следующие параметры – Таблица.5.1.1.

Таблица.5.1.1. Предельно-допустимые и электрические параметры ИОН AD581U

диапазон, град С

Условное графическое обозначение ( УГО ) AD581U приведено на рис.5.1.1.

Рис.5.1.1. УГО AD581U

DC-анализ схемы ИОН в MicroCAP7 при температуре 27 град С показывает, что при изменении входного (питающего) напряжения AD581U в пределах (12. 16)В его выходное (опорное) напряжение находится в пределах (9.99510 … 9.99589) В. Кроме того, Transient-анализ показывает, что при изменении рабочей температуры схемы от 0 до 60 град С опорное напряжение изменяется в пределах ( 9.99423686 … 9.99734435 ) В.

5.2. Расчет источника тока

В общем случае питание ТПС может быть осуществлено от источника постоянного или переменного (прямоугольного) напряжения. В случае питания ТПС постоянным измерительным током достоинством является простота схемы. В случае питания ТПС переменным напряжением прямоугольной формы удается снизить влияние на результат измерения ошибок ОУ по постоянному току, низкочастотных шумов усилительного тракта и сигналов паразитных термопар. Кроме того, в этом случае можно значительно уменьшить амплитуду измерительного тока, что, в свою очередь, уменьшает погрешности, связанные с саморазогревом резистивного датчика.

В проектируемой схеме питание ТПС будем осуществлять от источника постоянного тока (ИТ).Используем схему Хауленда рис.5.2.1.

Рис.5.2.1. Схема ПНТ на основе схемы Хауленда

В данной схеме ИТ точность формируемого измерительного тока в первом приближении определяется точностью соотношения R4 и R5:

I0 = ( Uin / R )∙( R4 / R5 ), где R = R2 = R3.

Поэтому в идеале резисторы R4 и R5 должны иметь малый разброс и согласованный ТКС небольшой величины. При моделировании рассмотрим худший реально возможный случай, когда ТКС резисторов R4 и R5 максимальны по модулю и противоположны по знаку.

Входное напряжение источника тока снимается с выхода ИОН:

Максимальное сопротивление нагрузки источника тока определяется суммой сопротивлений: сопротивлением ТПС Rt при максимальной температуре измеряемого диапазона и сопротивлением двух линий связи с учетом их возможного разброса:

r = 2 ( Ом ); Δr = 0,3 ( Ом ); Rnmax = Rt(50) + 2 . r + Δr ;

Rnmax = 10.27 ( Ом )

Измерительный ток, согласно[4] должен выбираться из ряда: 0.1; 0.2; 0.5; 1.0; 2.0; 3.0; 5.0; 10.0; 20.0; 50.0 мА. При этом изменение сопротивления ТПС по причине его разогрева измерительным током не должно превышать 0.1 %.

Выберем величину измерительного тока 1 мА.

Напряжение на нагрузке:

Unmax = I0 . Rnmax Unmax = 0,01 ( В )

Выбираем коэффициент β:

Находим отношение R4/R5:

Задаемся номиналом R5:

R5 = 12 . 10 3 Ом : С5-53Ф, Pном-0.125 Вт, ряд E192, допуск 0.05%,

ТКС:+-10E-6 [1/град С] при tC = ( -60 . + 70 ) град С

Необходимо заметить, что ТКС каждого из резисторов может иметь как положительный, так и отрицательный знак. Для того, чтобы промоделировать худший возможный случай по влиянию температуры ИП на выходную характеристику, здесь и далее задаем ТКС всех резисторов, равный своему максимальному значению (отрицательному у резисторов, входящих в числитель передаточной функции каждого блока и положительному — у резисторов, входящих в знаменатель передаточной функции каждого блока).

R4 = R45 . R5 R4 = 1.2 10 3 ( Ом )

R4 = 1.2 . 10 3 : С5-53Ф,Pном-0.125 Вт, ряд E192, допуск 0.05%, ТКС:+-10E-6 [1/град С] при tC = ( -60 . +70 ) град С

Рассчитываем значения резисторов R2, R3:

Выбираем R2 и R3:

R2 = 1000 Ом : С5-53Ф,Pном-0.125 Вт, ряд E192, допуск 0.05%,

ТКС:+-10E-6 [1/град С] при tC=(-60. +70)град С.

R3 = 1000 Ом : С5-53Ф,Pном-0.125 Вт, ряд E192, допуск 0.05%,

ТКС:+-10E-6 [1/град С] при tC=(-60. +70)град С.

Рассчитываем значение резистора R1:

R1=20×10 3 Ом : С5-53Ф,Pном-0.125 Вт, ряд E192, допуск 0.05%, ТКС:+-10E-6 [1/град С] при tC = ( -60 . + 70 ) град С.

Здесь и далее выбор ОУ будем производить из условия соблюдения допустимой суммарной погрешности ИП для случая, когда балансировка усилительных каскадов ( настройка на нуль в отсутствие входных сигналов ) не проводится.

Выбираем прецизионный ОУ — OP-07E. Предельно-допустимые и электрические параметры OP-07E приведены в таблице. 5.2.1.

Таблица.5.2.1. Предельно-допустимые и электрические параметры ОУ — OP-07E

Источник: vunivere.ru

Определение абсолютной погрешности измерительного преобразователя (ИП) в различных режимах работы

Определение абсолютной погрешности ИП в различных режимах работы проводят на установке, схема которой приведена на рис. 8.1.

Рис. 8.1. Схема установки для определения абсолютной погрешности ИП в различных режимах работы.

8.6.3.1. Определение основной абсолютной погрешности ИП при измерении э.д.с. в режиме “Вольтметр (Eh)”

Для определения основной абсолютной погрешности ИП при измерении э.д.с. в режиме “Вольтметр (Eh)” изменяют выходное напряжение компаратора Е(уст)i, подаваемое на вход ИП, устанавливая последовательно значения, указанные в таблице 8.1.

Устанавливаемые на компараторе значения выходного напряжения

Измеряют напряжение в каждой точке нажатием кнопки “ИЗМ” и после установления показаний фиксируют значения Е(изм)i. При каждом измерении отмечают одно (наиболее отклоняющееся от установленного значения) из двух одинаково часто появляющихся на дисплее показаний.

Основную абсолютную погрешность каждого измерения ЭДС ΔЕi рассчитывают по формуле (8.1):

Значения DЕi для всех измерений не должны превышать:

±0,2 мВ для модификаций “ ЭКСПЕРТ-001-1 ” и “ ЭКСПЕРТ-001-2 ”;

±1,5 мВ для модификаций “ ЭКСПЕРТ-001-3 ” и “ ЭКСПЕРТ-001-4 ”.

В противном случае анализатор бракуется и дальнейшей поверке не подлежит.

8.6.3.2. Определение основной абсолютной погрешности ИП при измерении температуры в режиме “Термометр“

Выбирают в режиме “Доп. режим“ пункт “Поверка Терм“,нажимают “ВВОД“, стрелкой “→“ устанавливают пункт “Да” и нажимают «ВВОД». Затем кнопкой “ОТМ“ выходят в основное меню и стрелками выбирают режим “Термометр”.

Устанавливают на магазине сопротивлений последовательно значения сопротивления R(уст)i, соответствующие значениям температуры минус 5, 0, 20, 40, 60, 80, 100 и 150 о С, согласно таблице 8.2.

Устанавливаемые на магазине сопротивлений значения
сопротивления и соответствующие им значения температуры

Измеряют температуру в каждой точке нажатием кнопки “ИЗМ” и после установления показаний прибора фиксируют значения t(изм)i. При каждом измерении отмечают одно (наиболее отклоняющееся от установленного значения) из двух одинаково часто появляющихся на дисплее показаний.

Основную абсолютную погрешность каждого измерения температуры Δti рассчитывают по формуле (8.2):

где ti – значение температуры, соответствующее установленному значению R(уст)i, согласно табл. 8.2.

Значения Dti для всех измерений не должны превышать ±0,5 о С для всех модификаций.
В противном случае анализатор бракуется и дальнейшей поверке не подлежит.

8.6.3.3. Определение основной абсолютной погрешности ИП при измерении активности ионов (рХ) в режиме “pH-метр — иономер”

Перед выполнением п. 8.6.3.3. необходимо выключить прибор нажатием кнопки “ОТКЛ” и включить заново нажатием кнопки “ВКЛ”.

Определение основной абсолютной погрешности ИП при измерении активности ионов (рХ) проводят на примере измерения рCl.

Ионометрический канал предварительно градуируют для работы в диапазоне измеряемых значений э.д.с. и рХ. Для этого устанавливают режим работы ИП “pH-метр-иономер”,нажимают кнопку “ИОН” и кнопками “ и “>“ выбирают “ Cl”. На дисплее появится надпись:

Cl Заряд —

М.М

Нажимают кнопку “ВВОД”. Проводят градуировку (калибровку) ИП по двум точкам. Для этого нажимают кнопку “КЛБ”. На дисплее появится окно с надписью:

Х.ххх рХ Cl

Хххх.х мВ n1

Выбирают количество точек градуировки. Для этого нажимают кнопку “N”. На дисплее появится надпись:

Число точек

Х (от 2 до 5)

Кнопками “ и “>“ устанавливают (при необходимости) число 2 и нажимают кнопку “ВВОД”. На дисплее появится окно с обозначением номера точки градуировки в нижней строке:

Х.ххх рХ Cl

Хххх.х мВ n1

Подают от компаратора на вход ИП напряжение -1164 мВ. Нажимают кнопку “ЧИСЛ”. На дисплее появится сообщение “Введите число”. Набирают на клавиатуре число 20 и нажимают кнопку “ВВОД”. Появится сообщение:

Ввод изменения?

ДА — ВВОД НЕТ – ОТМ

Нажимают кнопку “ВВОД”. Появится надпись:

РХ Cl

Хххх.х мВ n1

Нажимают кнопку “ИЗМ”. На дисплее появится надпись:

РХ 00:02

Хххх.х мВ n1

Начнется измерение напряжения и отсчет времени измерения. После того, как показания напряжения на дисплее установятся до постоянного значения, нажимают кнопку “ВВОД”. Появится сообщение:

Ввод изменения?

Да — ВВОД Нет – ОТМ

Нажимают кнопку “ВВОД”. Появится надпись:

РХ Cl

-1164.0 мВ n1

Переходят ко второй точке градуировки. Для этого кнопкой “>“ устанавливают на дисплее окно с обозначением n2 в нижней строке. Подают от компаратора на вход ИП напряжение 1164 мВ. Нажимают кнопку “ЧИСЛ”. На дисплее появится надпись “Введите число”. Набирают на клавиатуре число минус 20 и нажимают кнопку “ВВОД”.

Далее выполняют операции так же, как и для первой точки градуировки.

После окончания градуировки нажимают кнопку “ОТМ”.

Подают на вход ИП с компаратора последовательно напряжения Е(уст)i согласно таблице 8.3.

Устанавливаемые на компараторе значения
выходного напряжения и соответствующие им значения рХ

Проводят измерение рХ в каждой точке нажатием кнопок “ИЗМ” и “рХ” на панели управления и после установления показаний прибора фиксируют значения рХ(изм)i. При каждом измерении отмечают одно (наиболее отклоняющееся от установленного значения) из двух одинаково часто появляющихся на дисплее показаний.

Основную абсолютную погрешность ИП при измерении активности ионов (рХ) DpXi рассчитывают по формуле (8.3):

где рХi – значение рН, соответствующее установленному значению Е(уст)i, согласно табл. 8.3.

Основная абсолютная погрешность измерения рХ не должна превышать:

± 0,005 ед. рХ для модификаций “ ЭКСПЕРТ-001-1 ” и “ ЭКСПЕРТ-001-2 ”;

± 0,02 ед. рХ для модификаций “ ЭКСПЕРТ-001-3 ” и “ ЭКСПЕРТ-001-4 ”.

В противном случае анализатор бракуется и дальнейшей поверке не подлежит.

Источник: poisk-ru.ru