مقياس الفولت العاكس بالأنبوب الزجاجي

تعريف ونظرة عامة على مقياس الجهد ذو الأنبوب الفراغي (VTM)

يُعرف مقياس الجهد ذو الأنبوب الفراغي (VTM) بأنه نوع من مقاييس الجهد يستخدم أنابيب فراغية لتكبير التيار المتردد (AC) والتيار المستمر (DC) الذي يتم قياسه. تساهم أنبوب الفراغ بشكل كبير في زيادة حساسية مقياس الجهد، مما يمكّنه من اكتشاف الإشارات الكهربائية الضعيفة بدقة مذهلة.

تعتبر مقاييس الجهد الإلكترونية، بما فيها VTM، أدوات متعددة الاستخدامات تستخدم لقياس جوانب مختلفة من الجهد الكهربائي مثل الجهد المباشر، وجذر متوسط ​​القيمة المربعة (RMS)، والجهد القممي داخل النظام الكهربائي. تقدم أنابيب الفراغ العديد من المزايا المميزة، بما في ذلك المقاومة العالية للإدخال، ومدى ترددي واسع، وحساسية استثنائية.

من أهم مزايا VTM هو سحب التيار المنخفض مقارنة بأنواع المقاييس الأخرى. في VTM، يتم إدخال الإشارة المراد قياسها مباشرة إلى أنبوب الفراغ في الجهاز. ثم يقوم أنبوب الفراغ بتكبير الإشارة ويمررها إلى مقياس الانحراف، والذي يعرض قيمة الجهد المقاس.

أنواع مقياس الجهد ذو الأنبوب الفراغي

يمكن تصنيف مقياس الجهد ذو الأنبوب الفراغي إلى الأنواع التالية:

نوع الدايويد

مقياس الجهد ذو الأنبوب الفراغي ذو القراءة القمية للدايويد

التريود الواحد

• نوع التريود المتوازن

• نوع مكبر القدرة المحول

• نوع المحول مكبر القدرة

• مقياس الجهد البسيط ذو الدايويد

دارة مقياس الجهد ذو الدايويد

تتكون دارة مقياس الجهد ذو الدايويد عادةً من مقياس ذي ملف مغناطيسي ثابت (PMMC)، وممانع تحميل، وأنبوب فراغي دايويدي. عندما يتم توصيل أنبوب الفراغ الدايويدي بالسلسلة مع مقاوم، فإنه يعمل على تعزيز قوة الإشارات الكهربائية الضعيفة. بفضل وجود أنبوب الفراغ، تصبح النظام كله أكثر حساسية من مقياس الجهد القياسي.

لضمان قراءات الجهد الدقيقة من مقياس الجهد، من الضروري أن يكون هناك علاقة تناسبية مباشرة بين التيار والجهد. يتم تحقيق ذلك من خلال استخدام مقاوم سلسلة، والذي يساعد على تخطيط استجابة المقياس. يتم توضيح رسم تخطيطي لدارة مقياس الجهد ذو الدايويد في الشكل أدناه، مما يوفر تمثيلاً بصرياً لتخطيط المكونات ومبادئ التشغيل.

خصائص وقيود مقياس الجهد ذو الدايويد الفراغي

في مقياس الجهد ذو الدايويد الفراغي، تكون مقاومة المقاوم السلسلي أعلى بكثير من مقاومة أنبوب الفراغ الدايويدي. نتيجة لذلك، يمكن تجاهل مقاومة الأنبوب بشكل فعال. تسمح هذه الترتيب بإنشاء علاقة خطية بين الجهد والتيار داخل الدارة. عند تطبيق مصدر التغذية، يتسبب في انحراف مؤشر مقياس ذي ملف مغناطيسي ثابت (PMMC)، حيث يشير موقع المؤشر إلى حجم الجهد المقاس.

الخصائص الرئيسية لمقياس الجهد ذو الدايويد الفراغي

مقاومة الإدخال: تساوي مقاومة الإدخال لمقياس الجهد قيمة المقاوم السلسلي. رغم استخدام مقاومات الجهد العالي، فإنها في الواقع تقلل من حساسية المقياس. تعد العلاقة بين المقاومة والحساسية جزءًا مهمًا من تصميم وتشغيل المقياس.

نطاق التردد: يتأثر نطاق التردد لمقياس الجهد ذو الدايويد مباشرة بقيمة المقاوم السلسلي. يؤدي زيادة قيمة المقاوم السلسلي إلى تقليل نطاق التردد للمقياس. تعني هذه العلاقة العكسية أنه يمكن التحكم في نطاق الترددات التي يمكن لمقياس الجهد قياسها بدقة عن طريق ضبط قيمة المقاوم السلسلي.

قيود التطبيقات: بسبب المقاومة المنخفضة نسبيًا للإدخال ونطاق التردد المحدود، يتم استخدام مقياس الجهد ذو الأنبوب الفراغي في عدد محدود فقط من التطبيقات. تجعل هذه القيود منه أقل ملاءمة للسيناريوهات التي تتطلب قياسات عالية الحساسية عبر طيف واسع من الترددات.

مقياس الجهد ذو الأنبوب الفراغي ذو القراءة القمية للدايويد

يتضمن هذا النوع من مقاييس الجهد مكثفًا في تصميم داراته. عند توصيل المكثف بالسلسلة مع المقاومة، يُعرف التكوين الناتج باسم مقياس الجهد ذو الأنبوب الفراغي ذو القراءة القمية للدايويد من النوع السلسلة. وعلى العكس من ذلك، في مقياس الجهد من النوع المتماثل الموازي، يتم توصيل المكثف بالتوازي مع المقاوم السلسلي. تؤدي هذه الترتيبات المختلفة للمكثف والمقاوم إلى خصائص تشغيلية وقدرات قياسية مميزة لكل نوع من مقاييس الجهد ذات القراءة القمية، مما يجعلها قابلة للتطبيق في سيناريوهات قياس كهربائية مختلفة تتطلب تحديد الجهد القممي.

العمل والتطور لمقاييس الجهد ذات الأنبوب الفراغي ذو القراءة القمية للدايويد

مبادئ العمل لمقاييس الجهد ذات الأنبوب الفراغي ذو القراءة القمية من النوع السلسلة والنوع الموازي متشابهة جدًا. أثناء التشغيل، يتم شحن المكثف في الدارة حتى يصل إلى الجهد القمي الموجب للتيار المتردد (AC). بعد ذلك، يفرغ المكثف عبر المقاوم الموازي، مما يؤدي إلى انخفاض في جهده. يتم تقويم الجهد بواسطة مقياس ذي ملف مغناطيسي ثابت (PMMC) متصل بالسلسلة مع المقاوم. يُلاحظ أن الجهد القمي للإشارة المدخلة AC يتناسب بشكل مباشر مع الجهد الخرج للمقوِّم، مما يمكّن من قياس القيم القمية بدقة.

تاريخياً، لعبت مقاييس الجهد ذات الأنبوب الفراغي دورًا مهمًا في قياس الجهد الكهربائي. ومع ذلك، مع تقدم تقنية الإلكترونيات، فقد تم استبدالها بشكل كبير بالبدائل الحديثة. اليوم، أصبحت مقاييس الجهد ذات الترانزستور (TVM) ومقاييس الجهد ذات التأثير الميداني (FETVM) الخيار المفضل لمهام قياس الجهد. توفر هذه الأجهزة الجديدة خصائص أداء محسنة، مثل المقاومة العالية للإدخال، ومدى ترددي أوسع، واستقرار أفضل، ودقة محسنة. كما أنها تميل إلى أن تكون أكثر مدمجة وكفاءة في استهلاك الطاقة وموثوقية، مما يجعلها أكثر ملاءمة لمتطلبات التطبيقات الهندسية الكهربائية والإلكترونية المعاصرة.