Vektörel İmpedans Ölçer

İmpedans, hem büyüklüğü hem de faz açısına sahip olduğundan, AC devrelerinde uygulanan bir gerilim varlığında akımın akışına karşı bir engel olarak kabul edilebilir.

Vektörel İmpedans Metresi, impedansın (Z) genliğini ve faz açısını ölçmek için kullanılır.

Genellikle, impedansın diğer ölçüm tekniklerinde, direnç ve reaktans değerleri dikdörtgen formda elde edilir. Yani

Ancak burada, impedans kutupsal formda elde edilebilir. Yani |Z| ve impedansın faz açısı (θ) bu metre ile elde edilebilir. Devre aşağıda gösterildiği gibidir.

Burada eşit direnç değerlerine sahip iki direnç dahil edilmiştir. RAB üzerindeki gerilim düşümü EAB ve RBC üzerindeki gerilim düşümü EBC dir. Her iki değer de aynıdır ve girdi geriliminin yarısına eşittir (EAC).

Değişken standart bir direnç (RST) ölçülmek istenen impedans (ZX) ile seride bağlanmıştır.

Bilinmeyen impedansın büyüklüğünün belirlenmesi için eşit sapma yöntemi kullanılır.

Bu, değişken direnç ve impedans arasında (EAD = ECD) eşit gerilim düşümleri elde ederek ve bu koşulu gerçekleştirmek için kalibre edilmiş standart dirençin (burada RST) değerlendirilmesiyle gerçekleştirilir.

Impedansın faz açısı (θ), BD üzerinden alınan gerilim okumasından elde edilebilir. Burada EBD dir.

Sapma, bağlı bilinmeyen impedansın Q faktörüne (kalite faktörüne) göre değişecektir.

Vakum Tüp Voltmetresi (VTVM) genellikle 0V'den maksimum değere kadar değişen AC gerilimini okur. Gerilim okuması sıfır olduğunda, Q değeri sıfır olacak ve faz açısı 0o olacaktır.

Gerilim okuması maksimum değere ulaştığında, Q değeri sonsuz olacak ve faz açısı 90o olacaktır.

EAB ve EAD arasındaki açı, bilinmeyen impedansın faz açısının yarısı (θ/2) olacaktır. Bu, EAD = EDC olduğu için böyle olacaktır.

A ve B arasındaki gerilim (EAB) A ve C arasındaki gerilimin (giriş gerilimi olan EAC) yarısına eşit olacaktır. Voltmetrenin okuması, EDB θ/2 cinsinden elde edilebilir. Böylece, θ (faz açısı) belirlenebilir. Vektör diyagramı aşağıda gösterilmiştir.

Impedansın büyüklüğü ve faz açısının ilk tahmini için bu yöntem tercih edilir. Ölçümde daha fazla doğruluk sağlamak için ticari vektörel impedans metri tercih edilir.

Ticari Vektörel İmpedans Metri

Impedans, ticari vektörel impedans metri kullanılarak direkt kutupsal formda ölçülebilir. Hem faz açısını hem de büyüklüğünü elde etmek için bu metride sadece tek bir dengelenme kontrolü kullanılır.

Bu yöntem, herhangi bir kombinasyonda direnç (R), kapasitans (C) ve endüktans (L) değerlerinin belirlenmesinde kullanılabilir. Ayrıca, saf elemanlar (C, L veya R) yerine karmaşık impedansları da ölçebilir.

Geleneksel köprü devrelerindeki ardıl ayarların çokluğu gibi ana dezavantaj burada ortadan kalkmıştır. Dış bir osilatör kullanıldığında, impedansın ölçüm aralığı 30 Hz'den 40 kHz'ye kadar olan frekans aralığında 0.5 ila 100.000Ω arasındadır.

İçerisinde üretilen frekanslar 1 kHz, 400 Hz veya 60 Hz ve dışarıdan en fazla 20 kHz'dır. Impedansın büyüklüğünün okuma doğruluğu ± 1%'dir ve faz açısının okuma doğruluğu ± 2%'dir.

Impedansın büyüklüğünün ölçülmesi için kullanılan devre aşağıda gösterilmiştir.

Burada, büyüklük ölçümü için RX değişken dirençtir ve kalibrasyon impedans diyalı ile değiştirilebilir.

Değişken direnç ve bilinmeyen impedans (ZX) üzerindeki gerilim düşümleri bu diyal ile eşit hale getirilir. Her bir gerilim düşümü, denge amplifikatörlerin iki modülü kullanılarak artırılır.

Bu, ardından çift redetleyici bölümüne verilir. Bu bölümde, redetleyicilerin çıkışlarının aritmetik toplamı sıfır olarak elde edilir ve bu, göstergeli metrede null okuması olarak gösterilir. Böylece, bilinmeyen impedans doğrudan değişken direnç diyalından elde edilebilir.

Sonra, bu metrede faz açısının nasıl elde edildiğine bakalım. Öncelikle, anahtarı kalibrasyon konumuna getirip, enjekte edilen gerilimi kalibre ederiz.

Bu, VTVM veya göstergeli metrede tam ölçek sapması almak üzere yapılır.

Daha sonra, anahtarı faz konumuna getiririz. Bu durumda, anahtar, redetmeden önce denge amplifikatörlerin çıkışlarını paralel hale getirecektir.

Şimdi, amplifikatörlerden gelen AC gerilimlerin toplamı kesinlikle amplifikatörlerdeki AC gerilimler arasındaki vektör farkının bir fonksiyonudur.

Bu vektör farkından dolayı redetlenen gerilim, göstergeli metre veya DC VTVM'de gösterilir. Bu, bilinmeyen impedans ve değişken direnç üzerindeki gerilim düşümü arasındaki faz açısının ölçüsüdür.

Bu gerilim düşümleri büyüklük olarak aynı fakat faz açısı farklı olacaktır. Bu nedenle, faz açısı bu aletten doğrudan okunarak elde edilir.

Gerekirse, bu faz açısı üzerinden kalite faktörü ve disipasyon faktörü de hesaplanabilir.

Faz açısının (θ) ölçümü için kullanılan devre şeması aşağıda gösterilmiştir.

Açıklama: Orijinali saygın, paylaşmaya değer iyi makalelerdir, ihlal olması durumunda lütfen silme talebinde bulunun.