1. Вимірювання напруг

Величина напруги, що вимірюється в різних точках електричних кіл електрообладнання автомобіля, розглядається як діагностичний параметр. Для вимірювання напруги застосовуються вольтметри різних типів. Класифікація вольтметрів за різними ознаками наведена на рис. 1.

Вольтметри безпосередньої оцінки – електромеханічні стрілочні прилади різних вимірювальних систем (електромагнітні, магнітоелектричні, електродинамічні, електростатичні, термоелектричні, індукційні). До недоліків стрілочних вольтметрів слід віднести низький вхідний опір, обмежений діапазон рівня і частоти вимірюваної напруги, малу роздільну здатність, невисоку точність.

Для розширення діапазону вимірювань і підвищення вхідного опору приладу розроблені багатограничні вольтметри за потенціометричною схемою. В таких приладах послідовно з вимірювальною голівкою включається додатковий опір Rд, величина якого разом з власним опором голівки, визначає вхідний опір вольтметра.

Електронні вольтметри мають електронну вимірювальну частину, що дозволяє значно підвищити вхідний опір приладу (Rвх=10 – 100 мОм), а як індикатор в них використовується аналоговий прилад безпосередньої оцінки.

Для усунення дрейфу нуля й одержання лінійних функцій перетворення сигналу вольтметри електронного типу будують за мостовою схемою з одним чи двома активними плечима.

У цифрових вольтметрах як вимірювальна частина використовується аналогово-цифровий пристрій (АЦП), а як індикатор – цифропоказуючий пристрій. Мають високий вхідний опір Rвх>10 мОм і високу роздільну здатність, яка визначається числом знаків після коми на пристрої індикації. Цифрові вольтметри можуть бути реалізовані за схемою прямого перетворення (час-імпульсний АЦП), врівноважуючого перетворення або за схемою інтегруючого вольтметра. Клас точності складає 0,01 – 0,05, а швидкість вимірювань до 10000 вим./с.

Компенсаційні вольтметри – вольтметри постійного струму, процес вимірювання якими полягає у порівнянні напруги, що вимірюється, Uх з відомою напругою компенсації Uк. До складу вольтметра не входять електронні прилади, що обумовлює їх малу вартість. Компенсаційні вольтметри забезпечують порівняно високий клас точності – 0,5 – 0,05, однак мають недостатній вхідний опір Rвх=500…1500 Ом, придатні для вимірювання тільки постійної напруги.

Як правило, всі стрілочні електромеханічні й інтегруючі цифрові вимірювальні прилади розраховані на вимірювання діючого чи середньоквадратичного значення напруги, яка визначається за відомою формулою

Для синусоїдальної напруги функція миттєвих значень має вигляд:

де Um – максимальне значення напруги, В;

ω – кутова частота, рад/с;

φ – кут зсуву фази, град.

Для несинусоїдальної напруги середньоквадратичне значення визначається через сукупність складових гармонік розкладу по рядах Фур’є. Якщо напруга носить імпульсний характер і до того ж шпаруватість проходження імпульсів значна, виникають складнощі щодо визначення діючого значення напруги за допомогою вимірювальних приладів. Збільшення періоду інтегрування миттєвих значень у таких випадках досягають застосуванням детекторів середньоквадратичних значень з термоперетворювачами (рис 2).

Напруга, що вимірюється, подається на нагрівальний елемент Т1 і через термопару G1 перетворюється в електричний сигнал постійного струму. ............