Il voltmetro è un dispositivo che misura la tensione (o differenza di potenziale elettrico ) tra due punti, una grandezza la cui unità di misura è il volt ( V ). Molto spesso, può misurare tensioni CC e CA. La stragrande maggioranza dei dispositivi di misurazione della corrente è costruita attorno a un voltmetro digitale, la quantità fisica da misurare viene convertita in tensione utilizzando un sensore appropriato. È il caso del multimetro digitale che, oltre ad offrire la funzione voltmetro, comprende almeno un convertitore corrente-tensione che gli consente di funzionare come un amperometro e un generatore di corrente costante per funzionare come un ohmmetro .
Sono in uscita, anche se ancora utilizzati come indicatori rapidi dell'ordine di grandezza o variazione della tensione misurata. Di solito sono costituiti da un milliamperometro in serie ad alta resistenza . Tuttavia, questa resistenza, dell'ordine di pochi kΩ, è notevolmente inferiore alla resistenza interna dei voltmetri digitali, solitamente pari a 10 MΩ . Per questo motivo, i voltmetri analogici introducono più disturbi nei circuiti in cui vengono introdotti rispetto ai voltmetri digitali. Per limitare questo disturbo, siamo arrivati al punto di utilizzare galvanometri con una sensibilità di 15 microampere per fondo scala su controller universali di fascia alta (combinazione voltmetro-micro-amperometro-ohmmetro-misuratore di capacità). ( Métrix MX 205 A per esempio)
Voltmetri magnetoelettriciUn voltmetro magnetoelettrico è costituito da un galvanometro , quindi un milli-amperometro magnetoelettrico molto sensibile, in serie con una resistenza aggiuntiva di valore elevato (da pochi kΩ a poche centinaia di kΩ). Un voltmetro con diversi intervalli di misurazione viene prodotto modificando il valore della resistenza aggiuntiva. Per le misure in corrente alternata viene interposto un ponte raddrizzatore con diodi ma questo metodo permette di misurare solo tensioni sinusoidali. Tuttavia, hanno una serie di vantaggi: non richiedono una batteria per funzionare. Inoltre, a un prezzo equivalente, la loro larghezza di banda è molto più ampia, consentendo così misurazioni AC su diverse centinaia di kilohertz dove un modello digitale standard è limitato a poche centinaia di hertz. È per questo motivo che sono ancora ampiamente utilizzati nei test su apparecchiature elettroniche funzionanti ad alte frequenze (HI-FI).
Voltmetri ferroelettriciUn voltmetro ferroelettrico è costituito da un milliamperometro ferroelettrico in serie con una resistenza aggiuntiva di valore elevato (da poche centinaia di Ω a poche centinaia di kΩ). Come gli amperometri dello stesso tipo per le correnti, consentono di misurare il valore efficace di tensioni di qualsiasi forma (ma di bassa frequenza <1 kHz).
Generalmente sono costituiti da un convertitore analogico-digitale a doppia rampa , un sistema di elaborazione e un sistema di visualizzazione.
Misura di valori medi di tensioni continueLa tensione da misurare viene applicata all'ingresso del convertitore analogico-digitale tramite una resistenza il cui valore dipende dal calibro scelto, quindi l'unità di elaborazione, tenendo conto di questo calibro, visualizza il valore medio di tale tensione.
Misura dei valori rms di tensioni alternate Voltmetro di fascia bassaPuò essere utilizzato solo per misurare tensioni sinusoidali nel campo di frequenza delle reti di distribuzione elettrica . La tensione da misurare viene rettificata da un ponte a diodi e quindi trattata come una tensione continua. Il voltmetro visualizza quindi un valore pari a 1,11 volte il valore medio della tensione raddrizzata. Se la tensione è sinusoidale, il risultato visualizzato è il valore efficace della tensione; se non lo è, non ha senso.
Voltmetro "vero efficace"La maggior parte dei dispositivi sul mercato esegue questa misurazione in tre fasi:
Poiché il moltiplicatore analogico di precisione è un componente costoso, questi voltmetri sono da tre a quattro volte più costosi dei precedenti. La quasi totale digitalizzazione del calcolo permette di ridurre il costo migliorando la precisione.
Vengono utilizzati anche altri metodi di misurazione, ad esempio:
Esistono due tipi di voltmetri "veramente efficaci":
Il primo voltmetro digitale è stato progettato e costruito da Andrew Kay (in) nel 1953
La misura con voltmetro si effettua collegandolo in parallelo alla porzione di circuito di cui si vuole conoscere la differenza di potenziale. Quindi in teoria, affinché la presenza del dispositivo non modifichi la distribuzione di potenziali e correnti all'interno del circuito, nessuna corrente dovrebbe fluire nel suo sensore. Ciò implica che la resistenza interna di detto sensore sia infinita , o almeno sia la più ampia possibile rispetto alla resistenza del circuito da misurare.