Λειτουργία του βολτμέτρου και τύποι βολτμέτρων
Τι είναι Βολτόμετρο
Βολτόμετρο είναι μέτρητρο τάσης. Μετρά την τάση μεταξύ δύο σημείων. Γνωρίζουμε ότι η μονάδα δυναμικής διαφοράς είναι το βολτ. Έτσι, είναι ένα μέτρητρο που μετρά τη δυναμική διαφορά μεταξύ δύο σημείων.
Λειτουργικό Πρίγκιπιο Βολτόμετρου
Το κύριο πρίγκιπιο του βολτόμετρου είναι ότι πρέπει να συνδέεται παράλληλα στο σημείο που θέλουμε να μετρήσουμε τη τάση. Χρησιμοποιείται παράλληλη σύνδεση γιατί ένα βολτόμετρο κατασκευάζεται με τέτοιο τρόπο ώστε να έχει πολύ υψηλή αντίσταση. Εάν αυτή η υψηλή αντίσταση συνδέεται σε σειρά, ο ρεύσης θα είναι σχεδόν μηδενική, που σημαίνει ότι ο κύκλος έχει γίνει ανοιχτός.
Εάν συνδέεται παράλληλα, τότε η φορτία του φορτίου έρχεται παράλληλα με την υψηλή αντίσταση του βολτόμετρου και, ως εκ τούτου, η συνδυασμένη αντίσταση θα είναι σχεδόν ίδια με αυτή που είχε το φορτίο. Επίσης, σε παράλληλο κύκλο, γνωρίζουμε ότι η τάση είναι ίδια, οπότε η τάση μεταξύ του βολτόμετρου και του φορτίου είναι σχεδόν ίδια και, ως εκ τούτου, το βολτόμετρο μετρά την τάση.
Για ένα τέλειο βολτόμετρο, η αντίσταση πρέπει να είναι άπειρη και, ως εκ τούτου, ο ρεύσης που απορροφάται να είναι μηδενικός, οπότε δεν θα υπάρχει απώλεια ενέργειας στο όργανο. Ωστόσο, αυτό δεν είναι εφικτό πρακτικά, καθώς δεν μπορούμε να έχουμε ένα υλικό με άπειρη αντίσταση.
Κατηγορίες ή Τύποι Βολτόμετρων
Σύμφωνα με το αρχικό σχεδιασμό, υπάρχουν διαφορετικοί τύποι βολτόμετρων, οι οποίοι είναι κυρίως –
Μόνιμο Μαγνήτη - Κινούμενη Σπείρα (MMKS) Βολτόμετρο.
Κινούμενο Σίδηρο (KS) Βολτόμετρο.
Ηλεκτροδυναμόμετρο Βολτόμετρο.
Ρυθμιστήρας Τύπου Βολτόμετρο
Επαγωγικό Τύπου Βολτόμετρο.
Ηλεκτροστατικό Τύπου Βολτόμετρο.
Ψηφιακό Βολτόμετρο (DVM).
Ανάλογα με τον τύπο μέτρησης, έχουμε-
DC Βολτόμετρο.
AC Βολτόμετρο.
Για DC βολτόμετρα, χρησιμοποιούνται MMKS όργανα, τα KS όργανα μπορούν να μετρήσουν και AC και DC τάσεις, τα ηλεκτροδυναμόμετρα, τα θερμοδυναμικά όργανα μπορούν να μετρήσουν DC και AC τάσεις. Τα επαγωγικά μέτρητρα δεν χρησιμοποιούνται λόγω υψηλού κόστους και ανακρίβειας. Τα ρυθμιστήρα τύπου, ηλεκτροστατικά και ψηφιακά βολτόμετρα (DVM) μπορούν να μετρήσουν και AC και DC τάσεις.
MMKS Βολτόμετρο
Όταν ένας οδηγός που φέρει ρεύση τοποθετείται σε ένα μαγνητικό πεδίο, μια μηχανική δύναμη ενεργεί στον οδηγό, αν είναι συνδεδεμένος με ένα κινούμενο σύστημα, με την κίνηση της σπείρας, ο δείκτης κινείται στην κλίμακα.
Τα MMKS όργανα έχουν μόνιμα μαγνήτη. Είναι κατάλληλο για μέτρηση DC, γιατί εδώ η αποκλίνουσα είναι ανάλογη με την τάση, γιατί η αντίσταση είναι σταθερή για το υλικό του μέτρητρου και, ως εκ τούτου, αν η πολικότητα της τάσης αντιστρέφεται, η αποκλίνουσα του δείκτη θα αντιστραφεί επίσης, οπότε χρησιμοποιείται μόνο για μέτρηση DC. Αυτό το είδος όργανου ονομάζεται D'Arsonval. Έχει πλεονεκτήματα όπως γραμμική κλίμακα, χαμηλή κατανάλωση ενέργειας, υψηλή ακρίβεια.
Τα κύρια μειονεκτήματα είναι –
Μετρά μόνο DC ποσότητες, υψηλό κόστος κλπ.
Όπου,
B = Πυκνότητα ροής σε Wb/m2.
i = V/R όπου V είναι η τάση που πρέπει να μετρηθεί και R είναι η αντίσταση του φορτίου.
l = Μήκος της σπείρας σε m.
b = Πλάτος της σπείρας σε m.
N = Αριθμός στροφών της σπείρας.
Επέκταση Πεδίου Μέτρησης σε ένα MMKS Βολτόμετρο
Στα MMKS βολτόμετρα έχουμε τη δυνατότητα επέκτασης του πεδίου μέτρησης της τάσης. Απλά συνδέοντας μια αντίσταση σε σειρά με το μέτρητρο, μπορούμε να επεκτείνουμε το πεδίο μέτρησης.
Έστω,
V είναι η τάση εφοδιασμού σε βολτ.
Rv είναι η αντίσταση του βολτόμετρου σε Ω.
R είναι η εξωτερική αντίσταση που συνδέεται σε σειρά σε Ω.
V1 είναι η τάση στο βολτόμετρο.
Τότε η εξωτερική αντίσταση που πρέπει να συνδεθεί σε σειρά δίνεται από
KS Βολτόμετρο
Τα KS όργανα σημαίνουν κινούμενο σίδηρο. Χρησιμοποιούνται για μέτρηση και AC και DC, γιατί η αποκλίνουσα θ είναι ανάλογη με το τετράγωνο της τάσης, υποθέτοντας ότι η αντίσταση του μέτρητρου είναι σταθερή, οπότε οποιαδήποτε είναι η πολικότητα της τάσης, δείχνει κατευθυντική αποκλίνουσα, επιπλέον, ταξινομούνται σε δύο περαιτέρω τρόπους,
Τύπος Ελκύσεως.
Τύπος Απώθησης.
