El núcleo del principio de funcionamiento del voltímetro de corriente alterna es convertir la señal de corriente alterna en una señal de corriente continua medible o utilizar directamente las características de la corriente alterna para la medición, y finalmente reflejar el valor del voltaje a través de la desviación del puntero o la pantalla digital. La clave está en resolver el problema del "cambio instantáneo" de la corriente alterna: el tamaño y la dirección de la corriente alterna cambian periódicamente con el tiempo y no se pueden medir directamente con un medidor de corriente continua, por lo que es necesario procesarlo a través de un circuito específico para convertirlo en una señal estable correspondiente al valor efectivo (o promedio).
Voltímetro de corriente alterna rectificado: primero rectificado y luego medido DC
Este es el tipo de voltímetro de ca más común, especialmente en los instrumentos de puntero, el núcleo es convertir la corriente alterna en corriente continua a través de circuitos de rectificación.
Rectificación de media ola: utilizando la conductividad unidireccional de los diodos, solo se permite que pase la mitad positiva (o la mitad negativa) de la corriente alterna. Por ejemplo, en la media semana positiva, el Semiconductor se conduce y la corriente fluye a través de la cabeza del medidor; A media semana negativa, el diodos se corta y no hay corriente en la cabeza del medidor. Lo que realmente se mide en la cabeza es el promedio después de la rectificación de media ola, que luego se convierte en el valor efectivo de la corriente alterna a través de la escala (hay una proporción fija entre el valor efectivo de la onda sinusoidal y el valor promedio: valor efectivo = valor promedio × 1,11).
Rectificación de onda completa: a través del Circuito de rectificación de puente (compuesto por 4 diodos), la media semana positiva y negativa de la corriente alterna se convierte en corriente continua en la misma dirección, de modo que la corriente eléctrica pasa por la cabeza del medidor durante todo el ciclo. En comparación con la rectificación de media ola, la salida de la rectificación de onda completa es más estable y la precisión de medición es mayor, y también es necesario mostrar valores válidos a través de la conversión de escala.
Instrumentos electromagnéticos o eléctricos: aprovechando directamente el efecto de campo magnético de la corriente alterna
Este tipo de instrumentos no necesitan rectificación y pueden medir directamente la corriente alterna. su principio se basa en la fuerza del campo magnético generado por la corriente alterna sobre las piezas móviles.
Voltímetro del sistema electromagnético: hay bobinas fijas y láminas de hierro móviles en el Interior. Cuando la corriente alterna pasa por la bobina fija, se produce un campo magnético alternativo, la placa de hierro móvil se magnetiza y se desvía por la fuerza del campo magnético. Debido a que la dirección del campo magnético de la corriente alterna cambia con la dirección de la corriente, pero la dirección de excitación de la placa de hierro también cambia simultáneamente, por lo que la dirección de desviación se mantiene sin cambios. El ángulo de desviación del puntero es proporcional al cuadrado del valor efectivo de la corriente alterna, indicando así el valor del voltaje a través de la escala.
Voltímetro del sistema eléctrico: consta de una bobina fija y una bobina móvil, que se conectan en serie y se conectan al circuito medido. Cuando la corriente alterna pasa por la bobina, se produce un campo magnético alternativo, y la fuerza mutua entre las dos bobinas (la dirección está determinada por la dirección de la corriente) impulsa la desviación de la bobina móvil. Debido a que la dirección de la corriente alterna cambia simultáneamente, la dirección de la fuerza no cambia, y el ángulo de desviación está relacionado con el cuadrado del valor efectivo del voltaje, que se puede mostrar directamente después de la calibración.
Voltímetro de CA digital: medición por procesamiento digital
El principio de funcionamiento de los medidores digitales es más complejo, y el núcleo es convertir las señales analógicas de CA en señales digitales.
Rectificación y filtrado: primero, la corriente alterna se convierte en corriente continua pulsante a través del Circuito de rectificación, y luego se suaviza a una señal de corriente continua estable a través del Circuito de filtrado (reflejando el valor promedio o efectivo de la corriente alterna).
Conversión a / d: conversión de señales analógicas de corriente continua a señales digitales utilizando convertidor analógico - digital (adc), este proceso tomará muestras y cuantificará las señales.
Cálculo y visualización: el procesador procesa las señales digitales (por ejemplo, se convierten en valores válidos de acuerdo con las características de la forma de onda), y finalmente emite valores de voltaje a través de la pantalla. El medidor digital tiene una alta precisión y también puede compensar los errores de medición de diferentes formas de onda (como ondas no sinusoidales) a través de algoritmos.
Clave: lógica de medición centrada en el "valor efectivo"
Cualquiera que sea el tipo, el valor de visualización final del voltímetro AC suele ser el valor efectivo de la corriente alterna (el valor efectivo de la onda sinusoidal es igual a su pico dividido por cuadrado 2), ya que el valor efectivo puede reflejar realmente la capacidad de trabajo de la corriente alterna (como el cálculo de la Potencia eléctrica). Por ejemplo, lo que a menudo llamamos "electricidad Municipal de 220v" se refiere a su valor efectivo, que corresponde a un pico de aproximadamente 311v.
En resumen, la esencia del voltímetro AC es convertir la corriente alterna cambiante en una señal que se puede medir de manera estable a través de la rectificación, la acción electromagnética o el procesamiento digital, y finalmente presentarla en forma de valor efectivo para lograr una cuantificación precisa del voltaje AC.