Vôn kế là một trong những công cụ cơ bản nhất trong kiểm tra điện, được sử dụng để đo điện áp chính xác trên các mạch. Từ kiểm tra hộ gia đình đơn giản đến chẩn đoán công nghiệp tiên tiến, vôn kế cung cấp thông tin chi tiết quan trọng về hiệu suất hệ thống. Cho dù là analog hay kỹ thuật số, việc hiểu rõ chức năng, loại và ứng dụng của chúng đảm bảo khắc phục sự cố an toàn hơn, đáng tin cậy hơn và ra quyết định tốt hơn trong công việc điện.
C2 Các loại vôn kế
Tổng quan về vôn kế
Vôn kế là một dụng cụ đo điện được thiết kế để đo hiệu điện thế hoặc điện áp giữa hai điểm trong mạch. Tùy thuộc vào thiết kế, vôn kế có thể là analog hoặc kỹ thuật số, một chức năng (chỉ dành riêng cho điện áp) hoặc đa chức năng (như một phần của đồng hồ vạn năng). Chúng luôn được kết nối song song trên thành phần hoặc nhánh mạch được đo, vì điện áp không đổi trong các đường song song.
Các loại vôn kế
Vôn kế có hai loại chính — tương tự và kỹ thuật số — mỗi loại có các tính năng, ưu điểm và hạn chế riêng biệt.
Vôn kế tương tự
Vôn kế tương tự hiển thị điện áp bằng cách sử dụng con trỏ chuyển động trên thang chia độ. Nó hoạt động theo nguyên tắc lệch dòng điện trong cuộn dây, tỷ lệ thuận với điện áp đặt vào.
• Ưu điểm: Thiết kế đơn giản, bền, không cần pin (trừ đèn chiếu sáng).
• Nhược điểm: Độ chính xác thấp hơn, dễ xảy ra lỗi thị sai (xem Phần 7: Cách đọc vôn kế).
Vôn kế kỹ thuật số (DVM)
Vôn kế kỹ thuật số chuyển đổi điện áp đầu vào thành giá trị kỹ thuật số bằng cách sử dụng ADC (Bộ chuyển đổi tương tự sang kỹ thuật số) và hiển thị kết quả trên màn hình LCD hoặc LED.
• Ưu điểm: Độ chính xác, độ phân giải cao hơn và các tính năng bổ sung như tự động điều chỉnh, giữ dữ liệu và bảo vệ quá tải.
• Nhược điểm: Yêu cầu nguồn điện (pin hoặc nguồn điện).
Do dễ sử dụng và chính xác, DVM hiện là lựa chọn tiêu chuẩn cho hầu hết người dùng, từ chủ nhà đến các chuyên gia. Để biết hoạt động chi tiết, hãy xem Phần 5: Vôn kế hoạt động như thế nào? và Phần 7: Cách đọc vôn kế.
Biến thể chuyên biệt
Ngoài analog và kỹ thuật số, một số vôn kế chuyên dụng tồn tại cho các ứng dụng thích hợp:
• Vôn kế sắt di chuyển - Hoạt động với cả AC và DC, phổ biến trong các bảng điện và tiện ích.
• Vôn kế loại chỉnh lưu - Chuyển đổi AC sang DC bên trong để kiểm tra hiệu quả về chi phí.
• PMMC (Cuộn dây di chuyển nam châm vĩnh cửu) – Độ chính xác cao cho các mạch DC, thường được sử dụng trong phòng thí nghiệm.
• Vôn kế điện áp kế - Thích hợp cho cả AC và DC, được biết đến với kiểm tra độ chính xác.
• Ampvôn kế hóa lỏng - Sử dụng bộ khuếch đại cho trở kháng đầu vào cao, lý tưởng cho các mạch nhạy cảm.
Vôn kế hoạt động như thế nào?
Nguyên lý hoạt động của vôn kế phụ thuộc vào thiết kế của nó:
• Vôn kế tương tự - Khi được kết nối trên một thành phần, điện áp đặt vào làm cho một dòng điện nhỏ chạy qua cuộn dây đã hiệu chuẩn. Dòng điện này tạo ra từ trường tương tác với nam châm vĩnh cửu, tạo ra mô-men xoắn và di chuyển con trỏ trên thang đo. Độ võng của con trỏ tỷ lệ thuận với điện áp áp dụng, cho phép người dùng đọc giá trị trên mặt số chia độ.
• Vôn kế kỹ thuật số (DVM) - Điện áp đầu vào đầu tiên được suy giảm và điều hòa, sau đó được chuyển đổi thành giá trị kỹ thuật số tương ứng bằng Bộ chuyển đổi tương tự sang kỹ thuật số (ADC). Tín hiệu được xử lý được hiển thị dưới dạng đầu ra số trên màn hình LCD hoặc LED, loại bỏ lỗi thị sai và cung cấp độ chính xác cao hơn.
Trong cả hai trường hợp, vôn kế được thiết kế với điện trở trong (hoặc trở kháng) cao để nó chỉ tạo ra dòng điện không đáng kể. Điều này ngăn chặn tải mạch và đảm bảo điện áp đo được vẫn gần với giá trị thực của nó càng tốt.
Làm thế nào để sử dụng vôn kế?
Sử dụng vôn kế đúng cách đảm bảo kết quả đọc chính xác và tránh làm hỏng thiết bị hoặc mạch. Làm theo các bước sau:
Đầu tiên, chọn chế độ đo - Đặt đồng hồ thành DC (VDC) cho pin, nguồn điện hoặc mạch điện tử và AC (VAC) cho ổ cắm hoặc nguồn xoay chiều. Chọn sai chế độ có thể cho kết quả sai.
Thứ hai, đặt phạm vi - Nếu đồng hồ không tự động điều chỉnh, hãy bắt đầu với phạm vi cao hơn vol dự kiếntage. Giảm dần cài đặt cho đến khi hiển thị kết quả đọc chính xác nhất mà không làm quá tải đồng hồ.
Thứ ba, kết nối các dây dẫn - Cắm đầu dò màu đỏ vào đầu vào "V" và đầu dò màu đen vào đầu cuối "COM". Đây là cấu hình tiêu chuẩn cho voltage đo lường.
Sau đó, vị trí đầu dò - Chạm đầu dò màu đỏ vào điểm dương của mạch và đầu dò màu đen vào tham chiếu âm hoặc nối đất. Luôn đảm bảo các đầu dò tiếp xúc chắc chắn để có kết quả đọc ổn định.
Cuối cùng, ngăn ngừa đoản mạch - Giữ các đầu dò tách biệt khi được kết nối với mạch điện. Sự tiếp xúc ngẫu nhiên giữa chúng có thể gây đoản mạch trực tiếp, có khả năng làm hỏng cả mạch và vôn kế.
Làm thế nào để đọc vôn kế?
Đọc vôn kế một cách chính xác đảm bảo các phép đo đáng tin cậy:
• Vôn kế tương tự - Quan sát vị trí con trỏ nằm trên thang chia độ. Để tránh lỗi thị sai (đọc sai do viewing từ một góc), hãy căn chỉnh mắt của bạn ngay phía trên kim. Một số máy đo tương tự bao gồm một dải gương phía sau cân; Căn chỉnh thích hợp đạt được khi kim và sự phản chiếu của nó xuất hiện như một.
• Vôn kế kỹ thuật số (DVM) - Chỉ cần lưu ý giá trị hiển thị trên màn hình. Đồng hồ kỹ thuật số có thể bao gồm các ký hiệu cho loại đo, chẳng hạn như "V ~" cho AC hoặc "V–" cho DC. Các chỉ báo bổ sung như "Giữ" đóng băng số đọc được hiển thị và một số kiểu máy cũng hiển thị đơn vị hoặc dấu cực (+/–) để tránh nhầm lẫn.
Ứng dụng của vôn kế
• Nhà và văn phòng - Thường được sử dụng để xác minh điện áp của ổ cắm điện, kiểm tra các thiết bị gia dụng và đảm bảo dây nối dài hoặc dải nguồn cung cấp nguồn chính xác. Điều này giúp ngăn ngừa thiệt hại do điều kiện dưới hoặc quá điện áp.
• Công nghiệp - Trong các nhà máy và cơ sở, vôn kế được sử dụng để giám sát bảng phân phối, động cơ, hệ thống điều khiển và máy móc hạng nặng. Kiểm tra điện áp thường xuyên là rất quan trọng để bảo trì phòng ngừa và tránh thời gian chết.
• Ô tô – Thợ máy và chủ sở hữu xe dựa vào vôn kế để kiểm tra mức sạc pin, hiệu suất khởi động và công suất máy phát điện, đảm bảo động cơ hoạt động đáng tin cậy và tránh sự cố bất ngờ.
• Năng lượng tái tạo - Trong hệ thống năng lượng mặt trời và gió, vôn kế theo dõi hiệu suất của bảng điều khiển, bộ biến tần và pin lưu trữ. Đo điện áp đảm bảo chuyển đổi năng lượng thích hợp và hiệu quả hệ thống.
• Nghiên cứu và Giáo dục - Được sử dụng rộng rãi trong các phòng thí nghiệm, xưởng và lớp học để kiểm tra mạch, xác nhận nguyên mẫu và chứng minh các nguyên tắc điện cho sinh viên.
• Khắc phục sự cố - Một công cụ cần thiết để bạn nhanh chóng xác định vị trí hệ thống dây điện bị lỗi, phát hiện đoản mạch hoặc xác định điện áp bất thườngtage sụt giảm trong hệ thống điện.
So sánh vôn kế và đồng hồ vạn năng
| Tính năng | Vôn kế | Đồng hồ vạn năng |
|---|---|---|
| Chức năng chính | Chuyên dụng để đo voltage chỉ. | Đo điện áp, dòng điện, điện trở và thường là tính liên tục, tần số hoặc điện dung. |
| Độ chính xác và ổn định | Thường cung cấp độ chính xác cao hơn và các kết quả đọc dài hạn ổn định. | Độ chính xác kém hơn một chút đối với điện áp so với vôn kế chuyên dụng. |
| Dễ sử dụng | Thiết lập đơn giản — luôn ở chế độ điện áp. | Yêu cầu chuyển đổi giữa các chế độ tùy thuộc vào phép đo. |
| Trường hợp sử dụng tốt nhất | Giám sát liên tục nguồn điện, bảng điều khiển hoặc mạch thử nghiệm. | Chẩn đoán chung, nghiên cứu thực địa và khắc phục sự cố linh hoạt. |
| Hạn chế | Không thể đo các thông số khác. | Có thể không cung cấp cùng mức voltage độ chính xác như vôn kế chuyên dụng. |
Kết luận
Vôn kế vẫn hữu ích trong điện tử, hệ thống điện, thử nghiệm ô tô và giám sát năng lượng tái tạo. Độ chính xác và tính linh hoạt của chúng khiến chúng có giá trị đối với bất kỳ ai. Bằng cách tìm hiểu cách hoạt động của vôn kế, cách sử dụng chúng đúng cách và khi nào cần hiệu chuẩn chúng, bạn có thể đảm bảo các phép đo đáng tin cậy và duy trì hệ thống điện an toàn, hiệu quả.
Câu hỏi thường gặp [FAQ]
Vôn kế có thể đo dòng điện hoặc điện trở không?
Không. Vôn kế chỉ được thiết kế để đo điện áp. Để đo dòng điện hoặc điện trở, bạn cần một đồng hồ vạn năng, kết hợp nhiều chức năng trong một thiết bị.
Tại sao nên kết nối song song vôn kế?
Một vôn kế phải được đặt song song vì nó đo hiệu điện thế trên hai điểm. Kết nối nối tiếp sẽ chặn hoặc thay đổi dòng điện, cho kết quả sai.
Điều gì xảy ra nếu bạn vượt quá phạm vi của vôn kế?
Vượt quá vol định mứctage có thể làm hỏng mạch bên trong của đồng hồ hoặc nổ cầu chì. Luôn bắt đầu với phạm vi cao nhất hoặc sử dụng phạm vi tự động để tránh quá tải.
Vôn kế nào tốt nhất để sử dụng trong gia đình?
Đồng hồ vạn năng kỹ thuật số lý tưởng cho gia đình — giá cả phải chăng, dễ đọc và có thể đo điện áp cùng với dòng điện, điện trở và tính liên tục để khắc phục sự cố hàng ngày.
Vôn kế có hoạt động mà không cần pin không?
Vôn kế tương tự thường không cần pin (ngoại trừ ánh sáng bên trong), trong khi vôn kế kỹ thuật số yêu cầu pin hoặc nguồn điện bên ngoài để vận hành màn hình và mạch của chúng.