वेक्टर इम्पीडन्स मीटर क्या है?

वेक्टर इम्पीडेंस मीटर क्या है?

वेक्टर इम्पीडेंस मीटर की परिभाषा

वेक्टर इम्पीडेंस मीटर को एक उपकरण के रूप में परिभाषित किया जाता है जो AC सर्किट में इम्पीडेंस के आयाम और दशा कोने (phase angle) को मापता है।

आयाम और दशा कोण का मापन

यह रेजिस्टर्स और अज्ञात इम्पीडेंस के साथ वोल्टेज ड्रॉप का मूल्यांकन करके इम्पीडेंस को ध्रुवीय रूप में निर्धारित करता है।

समान विक्षेपण विधि

इस विधि में चर रेजिस्टर और अज्ञात इम्पीडेंस पर समान वोल्टेज ड्रॉप को सुनिश्चित करके इम्पीडेंस का मान खोजा जाता है।

यहाँ दो रेजिस्टर्स शामिल होते हैं जिनके प्रतिरोध के मान समान होते हैं। RAB पर वोल्टेज ड्रॉप EAB और RBC पर EBC होता है। दोनों मान समान होते हैं और यह इनपुट वोल्टेज (EAC) के मान का आधा होता है।

एक चर मानदंड प्रतिरोध (RST) इम्पीडेंस (ZX) के साथ श्रृंखला में जोड़ा जाता है जिसका मान प्राप्त करना होता है। समान विक्षेपण विधि का उपयोग अज्ञात इम्पीडेंस के परिमाण के निर्धारण के लिए किया जाता है।

यह चर प्रतिरोध और इम्पीडेंस (EAD = ECD) पर समान वोल्टेज ड्रॉप और मानदंड प्रतिरोध (यहाँ RST) का मूल्यांकन करके इस स्थिति को प्राप्त करने के लिए आवश्यक होता है।

इम्पीडेंस (θ) का दशा कोण BD पर वोल्टेज रीडिंग से प्राप्त किया जा सकता है। यहाँ यह EBD है। मीटर का विक्षेपण जुड़े अज्ञात इम्पीडेंस के Q गुणांक (quality factor) के अनुसार बदलता है।

वैक्यूम ट्यूब वोल्टमीटर (VTVM) 0V से अपने अधिकतम मान तक AC वोल्टेज पढ़ता है। जब वोल्टेज रीडिंग शून्य होती है, Q का मान शून्य होता है, और दशा कोण 0 डिग्री होता है। जब वोल्टेज रीडिंग अधिकतम मान हो जाती है, Q का मान अनंत हो जाता है और दशा कोण 90o हो जाता है।

EAB और EAD के बीच का कोण θ/2 (अज्ञात इम्पीडेंस के दशा कोण का आधा) के बराबर होगा। यह क्योंकि EAD = EDC होता है।

हम जानते हैं कि A और B (EAB) के बीच का वोल्टेज A और C (EAC जो इनपुट वोल्टेज है) के बीच के वोल्टेज का आधा होता है। वोल्टमीटर की रीडिंग, EDB इस प्रकार θ/2 के रूप में प्राप्त की जा सकती है। इस प्रकार, θ (दशा कोण) निर्धारित किया जा सकता है। नीचे वेक्टर आरेख दिखाया गया है।

इम्पीडेंस के परिमाण और दशा कोण के पहले अनुमान को प्राप्त करने के लिए यह विधि पसंद की जाती है। मापन में अधिक सटीकता प्राप्त करने के लिए व्यावसायिक वेक्टर इम्पीडेंस मीटर पसंद किया जाता है।

व्यावसायिक वेक्टर इम्पीडेंस मीटर

एक व्यावसायिक वेक्टर इम्पीडेंस मीटर एक नियंत्रण का उपयोग करके ध्रुवीय रूप में सीधे इम्पीडेंस मापता है, जिससे दशा कोण और परिमाण दोनों प्राप्त किए जा सकते हैं।

इस विधि का उपयोग प्रतिरोध (R), धारिता (C) और उत्तेजन (L) के किसी भी संयोजन को निर्धारित करने के लिए किया जा सकता है। इसके अलावा, यह शुद्ध तत्वों (C, L, या R) के बजाय जटिल इम्पीडेंस को माप सकता है।

पारंपरिक ब्रिज सर्किटों में जैसे अत्यधिक क्रमागत समायोजनों का मुख्य दोष यहाँ दूर किया गया है। बाहरी ओसिलेटर का उपयोग आपूर्ति देने के लिए किया जाता है, तो इम्पीडेंस का मापन 0.5 से 100,000Ω तक 30 Hz से 40 kHz की आवृत्ति की सीमा में किया जाता है।

आंतरिक रूप से, मीटर 1 kHz, 400 Hz, या 60 Hz की आवृत्तियाँ उत्पन्न करता है, और बाहरी रूप से लगभग 20 kHz तक। यह इम्पीडेंस को ±1% की सटीकता से परिमाण और ±2% की सटीकता से दशा कोण के साथ मापता है।

इम्पीडेंस के परिमाण के मापन के लिए सर्किट नीचे दिखाया गया है।

यहाँ, परिमाण मापन के लिए RX एक चर प्रतिरोध है जिसे मानदंड इम्पीडेंस डायल से समायोजित किया जा सकता है।

यह डायल समायोजित करके चर प्रतिरोध और अज्ञात इम्पीडेंस (ZX) पर वोल्टेज ड्रॉप को समान बनाया जाता है। प्रत्येक वोल्टेज ड्रॉप को दो संतुलित एम्प्लिफायर मॉड्यूल का उपयोग करके बढ़ाया जाता है।

यह फिर दोहरे रेक्टिफायर के खंड में दिया जाता है। इसमें, रेक्टिफायर के आउटपुट का अंकगणितीय योग शून्य प्राप्त किया जाता है और यह इंडिकेटिंग मीटर में शून्य रीडिंग के रूप में दिखाया जाता है। इस प्रकार, अज्ञात इम्पीडेंस चर प्रतिरोध के डायल से सीधे प्राप्त किया जा सकता है।

अगला, हम देखेंगे कि इस मीटर में दशा कोण कैसे प्राप्त किया जाता है। पहले, स्विच को कलिब्रेशन स्थिति में सेट किया जाता है और इंजेक्ट किया गया वोल्टेज कलिब्रेट किया जाता है। यह VTVM या इंडिकेटिंग मीटर में पूर्ण-स्केल विक्षेपण प्राप्त करने के लिए सेट किया जाता है।

उसके बाद, फंक्शन स्विच को दशा स्थिति में रखा जाता है। इस स्थिति में, फंक्शन स्विच रेक्टिफिकेशन से पहले संतुलित एम्प्लिफायर के आउटपुट को समानांतर बनाता है।

अब, एम्प्लिफायर से आने वाले AC वोल्टेज का कुल योग निश्चित रूप से एम्प्लिफायर पर AC वोल्टेज के वेक्टर अंतर का फलन होता है।

इस वेक्टर अंतर से रेक्टिफाइड वोल्टेज इंडिकेटिंग मीटर या DC VTVM में दिखाया जाता है। यह वास्तव में अज्ञात इम्पीडेंस और चर प्रतिरोध पर वोल्टेज ड्रॉप के बीच दशा कोण का माप है।

ये वोल्टेज ड्रॉप मात्रा में समान होंगे लेकिन दशा अलग होगी। इसलिए, दशा कोण इस उपकरण से सीधे पढ़ा जा सकता है। यदि आवश्यक हो, तो गुणवत्ता गुणांक और डिसिपेशन गुणांक इस दशा कोण से भी गणना की जा सकती हैं।

दशा कोण (θ) के मापन के लिए सर्किट आरेख नीचे दिखाया गया है।

अनुप्रयोग और लाभ

यह जटिल इम्पीडेंस को मापने के लिए उपयोग किया जाता है और अधिकाधिक समायोजनों की आवश्यकता को दूर करके प्रक्रिया को सरल बनाता है।