อะไรคือเครื่องวัดความต้านทานแบบเวกเตอร์

What is the Vector Impedance Meter ?

นิยามของมิเตอร์อิมพีแดนซ์เวกเตอร์

มิเตอร์อิมพีแดนซ์เวกเตอร์ถูกกำหนดให้เป็นอุปกรณ์ที่วัดทั้งขนาดและมุมเฟสของอิมพีแดนซ์ในวงจร AC

การวัดขนาดและมุมเฟส

มันกำหนดค่าอิมพีแดนซ์ในรูปแบบเชิงขั้วโดยประเมินแรงดันตกคร่อมตัวต้านทานและอิมพีแดนซ์ที่ไม่ทราบค่า

วิธีการเบี่ยงเบนเท่ากัน

วิธีนี้ทำให้มั่นใจว่าแรงดันตกคร่อมตัวต้านทานปรับได้และอิมพีแดนซ์ที่ไม่ทราบค่าเท่ากันเพื่อหาค่าอิมพีแดนซ์

ใช้ตัวต้านทานสองตัวที่มีค่าความต้านทานเท่ากัน ในที่นี้ แรงดันตกคร่อม RAB คือ EAB และแรงดันตกคร่อม RBC คือ EBC ทั้งสองค่านี้เท่ากันและมีค่าเท่ากับครึ่งหนึ่งของแรงดันขาเข้า (EAC)

ต่อตัวต้านทานมาตรฐานปรับได้ (RST) อนุกรมกับอิมพีแดนซ์ (ZX) ซึ่งต้องการค่า อิมพีแดนซ์ที่ไม่ทราบค่าสามารถหาค่าได้โดยใช้วิธีการเบี่ยงเบนเท่ากัน

นี่ทำโดยการทำให้แรงดันตกคร่อมตัวต้านทานปรับได้และอิมพีแดนซ์เท่ากัน (EAD = ECD) และประเมินตัวต้านทานมาตรฐานที่ปรับได้ (ในที่นี้คือ RST) ซึ่งจำเป็นสำหรับการทำให้เกิดเงื่อนไขนี้

มุมเฟสของอิมพีแดนซ์ (θ) สามารถได้จากการอ่านแรงดันระหว่าง BD ที่นี่คือ EBD การเบี่ยงเบนมิเตอร์จะเปลี่ยนแปลงตามค่า Q ของอิมพีแดนซ์ที่ไม่ทราบค่าที่ต่ออยู่

Vacuum Tube Voltmeter (VTVM) อ่านแรงดัน AC จาก 0V ถึงค่าสูงสุด เมื่ออ่านแรงดันเป็นศูนย์ ค่า Q เป็นศูนย์ และมุมเฟสเป็น 0 องศา เมื่ออ่านแรงดันเป็นค่าสูงสุด ค่า Q จะเป็นอนันต์และมุมเฟสจะเป็น 90o

มุมระหว่าง EAB และ EAD จะเท่ากับ θ/2 (ครึ่งหนึ่งของมุมเฟสของอิมพีแดนซ์ที่ไม่ทราบค่า) เนื่องจาก EAD = EDC

เรารู้ว่าแรงดันระหว่าง A และ B (EAB) จะเท่ากับครึ่งหนึ่งของแรงดันระหว่าง A และ C (EAC ซึ่งเป็นแรงดันขาเข้า) การอ่านมิเตอร์โวลต์ EDB สามารถได้ในรูปของ θ/2 ดังนั้น θ (มุมเฟส) สามารถกำหนดได้ แผนภาพเวกเตอร์แสดงด้านล่าง

สำหรับการได้ค่าประมาณแรกของขนาดและมุมเฟสของอิมพีแดนซ์ วิธีนี้เป็นที่นิยม สำหรับการวัดที่แม่นยำมากขึ้น มิเตอร์อิมพีแดนซ์เวกเตอร์เชิงพาณิชย์เป็นที่นิยม

มิเตอร์อิมพีแดนซ์เวกเตอร์เชิงพาณิชย์

มิเตอร์อิมพีแดนซ์เวกเตอร์เชิงพาณิชย์วัดอิมพีแดนซ์โดยตรงในรูปแบบเชิงขั้วด้วยการควบคุมเดียวเพื่อหาทั้งมุมเฟสและขนาด

วิธีนี้สามารถใช้ในการกำหนดการผสมผสานใด ๆ ของความต้านทาน (R) ความจุ (C) และความเหนี่ยวนำ (L) นอกจากนี้ยังสามารถวัดอิมพีแดนซ์ที่ซับซ้อนแทนที่จะเป็นองค์ประกอบบริสุทธิ์ (C, L หรือ R)

ข้อเสียหลักในวงจรสะพานแบบดั้งเดิม เช่น การปรับหลายครั้งติดต่อกัน ถูกกำจัดที่นี่ ช่วงการวัดอิมพีแดนซ์คือ 0.5 ถึง 100,000Ω ที่ช่วงความถี่ 30 Hz ถึง 40 kHz เมื่อใช้โอสซิลเลเตอร์ภายนอกในการให้พลังงาน

ภายใน มิเตอร์สร้างความถี่ 1 kHz, 400 Hz หรือ 60 Hz และภายนอกสูงสุด 20 kHz มันวัดอิมพีแดนซ์ด้วยความแม่นยำ ±1% สำหรับขนาดและ ±2% สำหรับมุมเฟส

วงจรสำหรับการวัดขนาดของอิมพีแดนซ์แสดงด้านล่าง

ที่นี่ สำหรับการวัดขนาด RX เป็นตัวต้านทานปรับได้และสามารถเปลี่ยนแปลงได้ด้วยไดแอลอิมพีแดนซ์ที่ปรับได้

แรงดันตกคร่อมทั้งตัวต้านทานปรับได้และอิมพีแดนซ์ที่ไม่ทราบค่า (ZX) ทำให้เท่ากันโดยการปรับได้ แรงดันตกคร่อมแต่ละค่าถูกขยายโดยใช้โมดูลของแอมปลิฟายเออร์ที่สมดุล

นี่ถูกนำไปยังส่วนของไดโอดที่เชื่อมต่อสองตัว ในนี้ ผลรวมทางคณิตศาสตร์ของเอาต์พุตของไดโอดสามารถได้เป็นศูนย์และแสดงเป็นการอ่านค่าศูนย์ในมิเตอร์แสดงผล ดังนั้น อิมพีแดนซ์ที่ไม่ทราบค่าสามารถได้โดยตรงจากไดแอลของตัวต้านทานปรับได้

ต่อไป เราจะเห็นว่ามุมเฟสได้รับในมิเตอร์นี้ แรก สวิตช์ถูกตั้งในตำแหน่งการสอบเทียบและแรงดันที่ฉีดเข้ามาถูกสอบเทียบ โดยการตั้งค่าเพื่อให้ได้การเบี่ยงเบนเต็มสเกลใน VTVM หรือมิเตอร์แสดงผล

หลังจากนั้น สวิตช์ฟังก์ชันถูกตั้งในตำแหน่งเฟส ในสถานะนี้ สวิตช์ฟังก์ชันจะทำให้เอาต์พุตของแอมปลิฟายเออร์ที่สมดุลขนานก่อนไปยังการรีฟาย

ตอนนี้ ผลรวมของแรงดัน AC ที่มาจากแอมปลิฟายเออร์แน่นอนเป็นฟังก์ชันของความแตกต่างเวกเตอร์ระหว่างแรงดัน AC บนแอมปลิฟายเออร์

แรงดันที่รีฟายเป็นผลของการแตกต่างเวกเตอร์นี้แสดงในมิเตอร์แสดงผลหรือ VTVM DC นี่เป็นการวัดมุมเฟสระหว่างแรงดันตกคร่อมอิมพีแดนซ์ที่ไม่ทราบค่าและตัวต้านทานปรับได้

แรงดันตกคร่อมเหล่านี้จะมีขนาดเท่ากันแต่มุมเฟสต่างกัน ดังนั้นมุมเฟสสามารถได้โดยการอ่านค่าโดยตรงจากเครื่องมือนี้ ค่าคุณภาพและค่าการสูญเสียสามารถคำนวณจากมุมเฟสนี้หากจำเป็น

วงจรสำหรับการวัดมุมเฟส (θ) แสดงด้านล่าง

การประยุกต์ใช้งานและประโยชน์

ใช้สำหรับการวัดอิมพีแดนซ์ที่ซับซ้อนและทำให้กระบวนการง่ายขึ้นโดยการกำจัดความจำเป็นในการปรับหลายครั้ง