چه چیزی وسیله‌ی اندازه‌گیری ممانعت برداری است

چه چیزی بردار متر پیمانه‌ای است؟

تعریف متر پیمانه‌ای برداری

متر پیمانه‌ای برداری به دستگاهی اشاره دارد که هم دامنه و هم زاویه فاز پیمانه را در مدارهای جریان متناوب اندازه‌گیری می‌کند.

اندازه‌گیری دامنه و زاویه فاز

این دستگاه با ارزیابی کاهش ولتاژ در مقاومت‌ها و پیمانه‌های ناشناخته، پیمانه را در شکل قطبی تعیین می‌کند.

روش تغییر مساوی

این روش با اطمینان از کاهش ولتاژ مساوی در مقاومت متغیر و پیمانه ناشناخته، مقدار پیمانه را پیدا می‌کند.

در اینجا دو مقاومت با مقادیر مقاومت برابر استفاده شده است. کاهش ولتاژ در RAB برابر EAB و در RBC برابر EBC است. هر دو مقدار یکسان هستند و برابر با نصف مقدار ولتاژ ورودی (EAC) است.

یک مقاومت استاندارد متغیر (RST) به صورت سری با پیمانه (ZX) که مقدار آن باید بدست آید، متصل شده است. روش تغییر مساوی برای تعیین مقدار پیمانه ناشناخته استفاده می‌شود.

این کار با دستیابی به کاهش ولتاژ مساوی در مقاومت متغیر و پیمانه (EAD = ECD) و ارزیابی مقاومت استاندارد کالیبره شده (که در اینجا RST است) که برای دستیابی به این شرایط لازم است، انجام می‌شود.

زاویه فاز پیمانه (θ) می‌تواند از خواندن ولتاژ در BD که در اینجا EBD است، بدست آید. تغییرات میزان تغییرات متر به طور متناسب با عامل کیفیت (Q factor) پیمانه ناشناخته متصل شده خواهد بود.

ولت‌سنج لوله خلاء (VTVM) ولتاژ AC را از 0V تا حداکثر مقدار خود می‌خواند. وقتی خواندن ولتاژ صفر است، مقدار Q صفر است و زاویه فاز 0 درجه است. وقتی خواندن ولتاژ به حداکثر مقدار می‌رسد، مقدار Q بی‌نهایت خواهد بود و زاویه فاز 90 درجه خواهد بود.

زاویه بین EAB و EAD برابر با θ/2 (نصف زاویه فاز پیمانه ناشناخته) خواهد بود. این بخاطر این است که EAD = EDC است.

می‌دانیم که ولتاژ بین A و B (EAB) برابر با نصف ولتاژ بین A و C (EAC که ولتاژ ورودی است) خواهد بود. خواندن ولت‌سنج، EDB می‌تواند به صورت θ/2 بدست آید. بنابراین، θ (زاویه فاز) می‌تواند تعیین شود. نمودار برداری در زیر نشان داده شده است.

برای بدست آوردن تقریب اولیه از مقدار و زاویه فاز پیمانه، این روش ترجیح داده می‌شود. برای دستیابی به دقت بیشتر در اندازه‌گیری، متر پیمانه‌ای برداری تجاری ترجیح داده می‌شود.

متر پیمانه‌ای برداری تجاری

متر پیمانه‌ای برداری تجاری پیمانه را مستقیماً در شکل قطبی اندازه‌گیری می‌کند و از یک کنترل برای یافتن هم زاویه فاز و هم مقدار استفاده می‌کند.

این روش می‌تواند برای تعیین هر ترکیبی از مقاومت (R)، ظرفیت (C) و القایی (L) استفاده شود. علاوه بر این، می‌تواند پیمانه‌های پیچیده را اندازه‌گیری کند و نه فقط عناصر خالص (C، L یا R).

معایب اساسی در مدارهای پل معمولی مانند تنظیمات متوالی زیاد در اینجا حذف شده است. محدوده اندازه‌گیری پیمانه از 0.5 تا 100,000Ω در محدوده فرکانس 30 Hz تا 40 kHz است که با استفاده از اسیلاتور خارجی برای تأمین تغذیه انجام می‌شود.

داخلی، متر فرکانس‌های 1 kHz، 400 Hz یا 60 Hz را تولید می‌کند و خارجی تا 20 kHz. این متر پیمانه را با دقت ±1% برای مقدار و ±2% برای زاویه فاز اندازه‌گیری می‌کند.

مدار برای اندازه‌گیری مقدار پیمانه در زیر نشان داده شده است.

در اینجا، برای اندازه‌گیری مقدار، RX مقاومت متغیر است و می‌تواند با دایال پیمانه کالیبره شده تغییر کند.

کاهش ولتاژ هر دو مقاومت متغیر و پیمانه ناشناخته (ZX) با تنظیم این دایال مساوی می‌شوند. هر کاهش ولتاژ با استفاده از دو ماژول تقویت‌کننده متعادل تقویت می‌شود.

این سپس به بخش دوگانه مستقیم متصل می‌شود. در اینجا، مجموع حسابی خروجی‌های مستقیم صفر می‌شود و این به عنوان خواندن null در متر نشان داده می‌شود. بنابراین، پیمانه ناشناخته می‌تواند مستقیماً از دایال مقاومت متغیر بدست آید.

بعداً، می‌توانیم ببینیم که چگونه زاویه فاز در این متر بدست می‌آید. ابتدا، سوئیچ در موقعیت کالیبره شده تنظیم می‌شود و ولتاژ تزریق شده کالیبره می‌شود. این کار با تنظیم آن برای دریافت تغییر کامل مقیاس در VTVM یا متر نشانگر انجام می‌شود.

بعد از آن، سوئیچ عملکرد در موقعیت فاز نگه داشته می‌شود. در این حالت، سوئیچ عملکرد خروجی تقویت‌کننده متعادل را موازی قبل از مستقیم‌سازی می‌کند.

حالا، مجموع کل ولتاژ‌های AC که از تقویت‌کننده‌ها است، قطعاً یک تابع از تفاوت برداری بین ولتاژ‌های AC روی تقویت‌کننده‌ها است.

ولتاژ مستقیم شده به عنوان نتیجه این تفاوت برداری در متر نشانگر یا DC VTVM نشان داده می‌شود. این در واقع اندازه‌گیری زاویه فاز بین کاهش ولتاژ در پیمانه ناشناخته و مقاومت متغیر است.

این کاهش‌های ولتاژ در مقدار یکسان هستند اما فاز متفاوت است. بنابراین، زاویه فاز با خواندن مستقیم از این دستگاه بدست می‌آید. عامل کیفیت و عامل تلفات نیز می‌توانند از این زاویه فاز محاسبه شوند اگر نیاز باشد.

نمودار مدار برای اندازه‌گیری زاویه فاز (θ) در زیر نشان داده شده است.

کاربردها و مزایا

برای اندازه‌گیری پیمانه‌های پیچیده استفاده می‌شود و با حذف نیاز به تنظیمات متوالی فرآیند را ساده می‌کند.