Цель работы: приобретение навыков проведения прямых измерений напряжения, силы электрического тока, активного сопротивления цифровым вольтметром.

1 Теоретическая часть

Лабораторная работа выполнена в виде виртуального макета реальной лабораторной.

Виртуальная установка моделирует работу следующих средств измерений: цифрового универсального вольтметра В7-21А, источника питания постоянного тока Б5-48, низкочастотного генератора сигналов Г3-109, магазина сопротивлений Р4831, а также устройства коммутации сигналов ( рисунок 1).

Вольтметр универсальный В7-21А предназначен для измерения:

- напряжения и силы постоянного тока;

- напряжения и силы переменного тока;

- активного сопротивления.

Вольтметр может применяться для контроля и измерения указанных параметров при производстве радиоаппаратуры и электрорадиоэлементов, при научных и экспериментальных исследованиях, при проведении ремонтных и регламентных работ.

Основные характеристики вольтметра:

1)Входное сопротивление при измерении напряжения постоянного тока:

- не менее 1 GΩ на пределах « 10 mV», « ≂100 mV», «≂1 V»;

- (10±0,5) МΩ на пределах « ≂10 V», «≂100 V», «≂1000 V»;

2) падение напряжения на входе вольтметра при измерении силы тока не более 10 mV на пределе « 100 nA» и 100 mV из всех

остальных пределах;

4) постоянная составляющая входного сопротивления вольтметра при измерении напряжения переменного тока не менее 8 МΩ;

5. входная емкость не более 100 pF.

В верхней части находится цифровое табло с индикаторами полярности и размерности измеряемых величин. В нижней части передней панели расположенных величин. В нижней части передней панели расположены входные клеммы и потенциометр установки нуля, назначение которых следующее:

«►0◄» - потенциометр, предназначенный для установки нуля на пределах измерения « 10 mA», « 100 mA»;

« ≂ U» - клемма для подключения измеряемых напряжений;

« ≂ I» - клемма подключения измеряемых токов;

«О» - низкопотенциальная клемма при измерении напряжений и токов;

ЭКРАН – клемма для подсоединения экрана измерительного кабеля;

« R» - две пары клемм для измерения активного сопротивления.

В средней части передней панели расположены переключатель пределов измерений « 100 nA, 100 Ω» - « 100 mA, 1000 V». В положении « » производится автоматический выбор пределов измерений.

В положении КОНТР осуществляется самоконтроль работоспособности вольтметра. При этом на цифровом табло должны индицироваться показания в пределах 9999±2.

Переключателем рода работы производится выбор рода работы:

- положение « - U» - режим измерения напряжения постоянного тока;

- положение « ~ U» - режим измерения напряжения переменного тока;

- положение « - I» - режим измерения силы постоянного тока;

- положение « ~ I» - режим измерения силы переменного тока;

- положение « R» - режим измерения сопротивления.

Диапазоны измерений электрических величин соответствуют значениям, указанны в таблице 1.

Диапазоны измерений разделены на поддиапазоны в соответствии с таблицей 2. Вольтметр обеспечивает автоматический выбор пределов измерения напряжения и силы постоянного тока, активного сопротивления.

Определение полярности при измерениях напряжения и силы постоянного тока производится автоматически.

Пределы допускаемой относительной основной погрешности измерения напряжения постоянного тока:

- на пределах « - 10 mV», « ~ 100 mV»

(1)

- на пределах « ≂ 1 V»

(2)

- на пределах « ≂10 V», «≂100 V», «≂1000 V»

(3)

где - пределы допускаемой относительной основной погрешности в процентах от измеряемой величины;

U_k - конечное значение установленного предела измерения;

U_x – показания вольтметра.

Таблица 1 – Диапазоны измерений вольтметра В7-21А

Наименование измеряемых величин	Диапазон измерения
Напряжение постоянного тока, V	1∙10-6 ÷ 103
Сила постоянного тока, A	1∙10-11 ÷ 10
Напряжение переменного тока, V	1∙10-5 ÷ 103
Сила переменного тока, A	1∙10-8 ÷ 10
Активное сопротивление, Ω	1∙10-2 ÷ 1,2∙107
Частотный диапазон измеряемых напряжений переменного тока, Hz	20 ÷ 1∙105
Частотный диапазон измеряемых силы переменного тока, Hz	20 ÷ 20∙103

Пределы допускаемой относительной основной погрешности при измерении силы постоянного тока:

; (4)

- на пределах «≂ 1mА»

; (5)

где - пределы допускаемой относительной основной погрешности в процентах от измеряемой величины;

I_k - конечное значение установленного предела измерения;

I_x – показания вольтметра.

Таблица 2 – Поддиапазоны измерений вольтметра В7-21А

Пределы допускаемой относительно основной погрешности при измерении напряжения переменного тока:

- на пределах «≂100 mV», «≂1 V» в диапазоне частот от 20 до 400 Hz и на пределе «≂1 V» в диапазоне частот от 10 до 50 kHz

; (6)

- в диапазоне частот от 10 до 50 kHz на пределе «≂100 mV»

; (7)

- в диапазоне частот от 400 Hz до 10 kHz

; (8)

- на пределах « ≂10 V», «≂100 V», «≂1000 V» в диапазоне частот от 20 Hz до 20 kHz

; (9)

- на пределах «≂100 mV», «≂1 V» в диапазоне частот от 50 до 100 kHz

; (10)

Предел допускаемой относительной основной погрешности измерения силы переменного тока:

- на пределах «≂100 µА», «≂1 mА» в диапазоне частот от 20 Hz до 20 kHz

; (11)

- на пределах «≂10 mА», «≂100 mА» в диапазоне частот от 20 Hz до 20 kHz, на пределах «≂10 А» на частоте 50 Hz

; (12)

- на пределах «≂1000 mА» в диапазоне частот от 50 Hz до 1000 Hz

; (13)

где - пределы допускаемой относительной основной погрешности в процентах от измеряемой величины;

I_k - конечное значение установленного предела измерения;

I_x – показания вольтметра.

При измерения напряженности и силы переменного тока вольтметр градуируется в среднеквадратических значениях.

Пределы допускаемой относительной основной погрешности при измерении активного сопротивления

; (14)

- на пределе «1kΩ»

; (15)

где - пределы допускаемой относительной основной погрешности в процентах от измеряемой величины;

R_k - конечное значение установленного предела измерения;

R_x – показания вольтметра.

1 – цифровой универсальный вольтметр В7-21А; 2 – источник питания постоянного тока Б5-48; 3- низкочастотный генератор сигналов Г3-109; 4 – магазин сопротивления Р4831; 5 – устройство коммутации сигналов.

Рисунок 1 – Вид виртуального макета лабораторной установки

2 Задачи работы

1 Изучите назначение и порядок работы с цифровым универсальным вольтметром В7-211А.

2 Проведите прямые измерения величины постоянного напряжения.

3 Проведите прямые измерения величины переменного напряжения.

4 Проведите прямые измерения силы постоянного и переменного тока.

5 Проведите прямые измерения величины активного сопротивления.

6 Оформить протокол измерений.

7 Оформить отчет о выполнении работы.