Vysokonapěťový voltmetr

Běžně dostupné multimetry mívají rozsah měření stejnosměrného napětí omezený na 600 nebo maximálně 1000 V. Někdy se však může hodit voltmetr, který změří vyšší napětí. Specializované přístroje patří do dražší kategorie, jednoduchý přístroj si ale můžeme snadno vyrobit.

Pozor! Při práci s vysokým napětím je potřeba dbát na vlastní bezpečnost! I když se v popisované konstrukci nepoužívá nebezpečné napětí, při měření je nutno postupovat velmi opatrně, neboť měřené napětí bude asi vyššího rozsahu.

Parametry voltmetru

Schéma zapojení

Na následujícím obrázku je kompletní schéma voltmetru.

Zapojení voltmetru je velmi jednoduché. Jeho základem je hotový modul LCD voltmetru s rozsahem do 200 mV. Tyto moduly je možné zakoupit v různém provedení od řady dodavatelů za přijatelnou částku.

Složitějším problémem je úprava vstupního děliče pro vyšší napětí. Spočítat vstupní dělič by nemělo být těžké ani pro začátečníka. Horší je však získat vhodné rezistory, které je možné pro konstrukci děliče použít. Běžně dostupné rezistory mají maximální napěťovou pevnost od 300 do 500 V. Rezistory, které jsou vhodné pro namáhání napětím několika kV, nebývají v obvyklé nabídce obchodníků.

Nezbývá tedy než si "vysokonapěťový" rezistor vyrobit poskládáním z více obyčejných rezistorů. Pro popisovaný voltmetr bylo určeno, že vstupní odpor bude asi 10 MΩ/kV. Abychom dosáhli celkový odpor přibližně 200 MΩ, je ve vstupním děliči použito 50 ks metalizovaných rezistorů 0207 s odporem 3M9. Tyto rezistory mají mezní trvalé pracovní napětí 350 V, krátkodobě by měly vydržet až 600 V.

Pro vstupní dělicí poměr 100000:1 musí mít LCD voltmetr vnitřní odpor 2 kΩ. To je možné provést výměnou jednoho SMD rezistoru na plošném spoji modulu a případným zkratem druhého rezistoru v děliči modulu.

Postup stavby, oživení a použití

Takto jednoduché zapojení umožňuje sestavení i bez použití plošného spoje. Naopak by případné svody na desce spoje při vysokém napětí dělaly problém. Proto byl voltmetr sestaven do plastové krabičky podle následujícího obrázku.

Na desce modulu LCD voltmetru byl nahrazen SMD rezistor dvěma kusy v klasickém vývodovém provedení. Děličový řetězec je samonosný a uprostřed fixovaný malou kapkou tavného lepidla. Pamatujte, že pro vysoké napětí nejsou malé vzdálenosti ve vzduchu překážkou. Kovové části vstupních svorek by od sebe měly být alespoň 15 mm. Pak je dobré ještě svorku pro vstup 20 kV zevnitř přístroje zakápnout čistým voskem a zakrýt včetně několika prvních rezistorů např. teplem smršťovací bužírkou.

Po dohotovení je potřeba přístroj kalibrovat. K tomu poslouží trimr nacházející se na desce modulu voltmetru. Při připojení známého VN kolem 10 kV s použitím referenčního voltmetru nastavíme požadovaný údaj na displeji.

Přepínání rozsahů se provádí manuálně volbou odpovídající zdířky na panelu voltmetru. Při měření je drobná nevýhoda v tom, že na displeji není zobrazena desetinná tečka. Musíme si pamatovat, že zobrazený údaj je buď ve tvaru 19.99, nebo 1.999 kV (podle použité zdířky).

Ne všechny moduly voltmetru s LCD displejem se chovají stejně. Ukázalo se, že některý typ byl velmi citlivý na "sršení vn napětí" ve svém okolí. Při měření vyšších hodnot napětí začal být údaj nestabilní. V tomto případě pomohlo oblepení celého modulu stínícím krytem vyrobeným z měděné samolepící pásky uvnitř krabičky. Stínění bylo pak drátkem připojeno na potenciál nulové vstupní svorky modulu.

Závěr

Na závěr by bylo dobré ještě jednou zopakovat:

Pozor! Při práci s vysokým napětím je potřeba dbát na vlastní bezpečnost! I když se v popisované konstrukci nepoužívá nebezpečné napětí, při měření je nutno postupovat velmi opatrně, neboť měřené napětí bude asi vyššího rozsahu.