Прямокутний тип приладу | Принцип будови та роботи
Прилад типу діодного прямокутника вимірює перемінне напругу та струм за допомогою діодних елементів і приладів з постійним магнітом та рухомим котушковим типом. Однак основна функція приладів типу діодного прямокутника полягає у виконанні функції вольтметра. Тепер у нас може виникнути питання, чому ми широко використовуємо прилади типу діодного прямокутника в промисловому світі, хоча маємо різні інші вольтметри перемінного струму, такі як прилади електродинамометрового типу, прилади термопарного типу тощо? Відповідь на це питання дуже проста і наведена нижче.
Вартість приладів електродинамометрового типу значно вища, ніж вартість приладів типу діодного прямокутника. Однак прилади типу діодного прямокутника так само точні, як і прилади електродинамометрового типу. Тому прилади типу діодного прямокутника переважають над приладами електродинамометрового типу.
Прилади термопарного типу є більш дрібними, ніж прилади типу діодного прямокутника. Однак прилади термопарного типу ширше використовуються на дуже високих частотах.
Перед тим, як ми подивимося на принцип будови та роботу приладів типу діодного прямокутника, потрібно детально обговорити характеристики напруги і струму ідеального та практичного діодного елемента, який називається діодом.
Спочатку обговоримо ідеальні характеристики діодного елемента. Що таке ідеальний діодний елемент? Діодний елемент — це такий, який має нульове опору, коли він прямо зміщений, і безмежну опору, коли він зворотньо зміщений.
Ця властивість використовується для прямокутників напруг (прямокутник означає перетворення чергового значення на пряме значення, тобто AC на DC). Розглянемо схему, наведену нижче.
На даній схемі ідеальний діод підключений послідовно до джерела напруги та опору навантаження. Коли ми робимо діод прямо зміщеним, він проводить ідеально, забезпечуючи шлях з нульовою електричною опорою. Таким чином, він поводиться як коротке замикання. Ми можемо зробити діод прямо зміщеним, підключивши додатну клему акумулятора до анода, а від'ємну — до катода. Характеристика прямого зміщення діодного елемента або діоду показана на графіку напруги-струму.
Тепер, коли ми застосовуємо від'ємну напругу, тобто підключаємо від'ємну клему акумулятора до анодної клеми діоду, а додатну клему акумулятора — до катодної клеми діоду. Через зворотне зміщення він забезпечує безмежну електричну опору, тому він поводиться як відкрите замикання. Повна характеристика напруги-струму показана нижче.
Знову розглянемо ту ж схему, але з тим відрізноманіттям, що ми використовуємо практичний діодний елемент замість ідеального. Практичний діодний елемент має деяку скінчену напругу прямого зміщення та високу напругу зворотного зміщення. Ми будемо використовувати ту саму процедуру, щоб отримати характеристику напруги-струму практичного діодного елемента. Коли ми робимо практичний діодний елемент прямо зміщеним, він не проводить, поки застосована напруга не стане більшою за напругу прямого пробою або, як кажуть, напругу коліна. Коли застосована напруга стає більшою за напругу коліна, діод або діодний елемент переходить у режим провідності. Таким чином, він поводиться як коротке замикання, але через деяку електричну опору на практиці діоді є напруга. Ми можемо зробити діодний елемент прямо зміщеним, підключивши додатну клему акумулятора до анода, а від'ємну — до катода. Характеристика прямого зміщення практичного діодного елемента або діоду показана на графіку напруги-струму. Тепер, коли ми застосовуємо від'ємну напругу, тобто підключаємо від'ємну клему акумулятора до анодної клеми діоду, а додатну клему акумулятора — до катодної клеми діодного елемента. Через зворотне зміщення він забезпечує скінченну опору і від'ємну напругу, поки застосована напруга не стане дорівнювати напрузі зворотного пробою, і таким чином він поводиться як відкрите замикання. Повна характеристика показана нижче
Тепер прилади типу діодного прямокутника використовують два типи схем прямокутників:
Схеми Півхвилинного Прямокутника Приладів Типу Діодного Прямокутника
Розглянемо схему півхвилинного прямокутника, наведену нижче, в якій діодний елемент підключений послідовно з синусоїдним джерелом напруги, приладом з постійним магнітом та рухомим котушковим типом, а також множимо резистор.
Функція цієї множимої електричної опори полягає в обмеженні струму, що відводиться приладом з постійним магнітом та рухомим котушковим типом. Дуже важливо обмежити струм, що відводиться приладом з постійним магнітом, бо якщо струм перевищує струмовий рейтинг PMMC, то він руйнує прилад. Тепер розділимо нашу операцію на дві частини. У першій частині ми застосовуємо сталу напругу DC до вищевказаної схеми. На схемі ми припускаємо, що діодний елемент є ідеальним.
Нехай опір множимої резистору буде R, а опір приладу з постійним магнітом та рухомим котушковим типом буде R1. Стала напруга створює повну шкалу відхилення величини I=V/(R+R1), де V — середнеквадратичне значення напруги. Тепер розглянемо другий випадок, в якому ми застосуємо синусоїдну напругу AC до схеми v =Vm × sin(wt) і отримаємо вихідну форму, як показано. У позитивному півциклі діодний елемент проводитиме, а в негативному півциклі він не проводитиме. Тому ми отримаємо імпульси напруги на рухомому котушковому приладі, що створює пульсуючий струм, а пульсуючий струм створює пульсуючий момент.
Створене відхилення відповідає середньому значенню напруги. Отже, давайте обчислимо середнє значення електричного струму, щоб обчислити середнє значення напруги, нам потрібно проінтегрувати вираз моментальної напруги від 0 до 2 пи. Обчислене середнє значення напруги становить 0.45V. Знову ж таки, V — це середнеквадратичне значення струму. Таким чином, ми висновуємо, що чутливість входу AC становить 0.45 рази чутливість входу DC у випадку півхвилинного прямокутника.
Схеми Повного Хвилинного Прямокутника Приладів Типу Діодного Прямокутника
Розглянемо схему повного хвилинного прямокутника, наведену нижче.
Ми використали тут схему містового прямокутника, як показано. Знову ж таки, розділимо нашу операцію на дві частини. У першій ми аналізуємо вихід, застосовуючи напругу DC, а в іншій — застосовуємо напругу AC до схеми. Послідовний множимий резистор підключений послідовно з джерелом напруги, який має ту ж функцію, як описано вище. Розглянемо перший випадок, де ми застосовуємо джерело напруги DC до схеми. Тепер значення повної шкали відхилення струму у цьому випадку знову V/(R+R1), де V — це середнеквадратичне значення застосованої напруги, R — опір множимого резистора, а R1 — це електрична опір приладу. R і R1 позначені на схемі. Тепер розглянемо другий випадок, в якому ми застосуємо синусоїдну напругу AC до схеми, яка задана v = Vmsin(wt), де Vm — це пікове значення застосованої напруги. Знову ж таки, якщо ми обчислимо значення повної шкали відхилення струму в цьому випадку, застосовуючи подібну процедуру, то отримаємо вираз повної шкали струму як .9V/(R+R1). Пам'ятайте, щоб отримати середнє значення напруги, ми повинні проінтегрувати вираз моментальної напруги від нуля до пи. Таким чином, порівнюючи його з вихідним DC, ми висновуємо, що чутливість при застосуванні входу напруги AC становить 0.9 рази, як у випадку входу напруги DC.
Вихідна форма сигналу показана нижче. Тепер ми обговоримо фактори, які впливають на роботу приладів типу діодного прямокутника:
Прилади типу діодного прямокутника калібруються в термінах середнеквадратичних значень синусоїдальних хвиль напруги та струму. Проблема полягає в тому, що вхідна форма сигналу може мати або не мати такий же форм-фактор, на який калібрується шкала цих лічильників.
Може бути помилка через схему прямокутника, оскільки ми не врахували опір містової схеми прямокутника в обох випадках. Нелінійні характеристики мосту можуть спотворити форму сигнала струму та напруги.
Може бути варіація температури, через яку змінюється електрична опір мосту, тому, щоб компенсувати такі помилки, ми повинні застосовувати множимий резистор з високим температурним коефіцієнтом.
Вплив ємності містового прямокутника: Містовий прямокутник має недосконалу ємність, тому він пропускає високочастотні струми. Тому відбувається зменшення показань.
Чутливість приладів типу діодного прямокутника низька у випадку входу напруги AC.
Переваги Приладів Типу Діодного Прямокутника
Нижче наведено переваги приладів типу діодного прямокутника:
Точність приладів типу діодного прямокутника становить близько 5 процентів при нормальних умовах роботи.
Діапазон частот роботи можна розширити до високих значень.
Вони мають рівномірну шкалу на лічильнику.
Вони мають низькі робочі значення струму та напруги.
Ефект завантаження вольтметра AC прямокутника в обох випадках (тобто півхвилинний діодний прямокутник та повний хвилинний діодний прямокутник) вищий, ніж ефект завантаження вольтметрів DC, оскільки чутливість вольтметра, який використовується в півхвильному або повному хвильному прямокутниці, менша, ніж чутливість вольтметрів DC.
Заява: Поважайте оригінал, добри статті варті поширення, якщо є порушення авторських прав, будь
