Vakuový trubkový vольтметр (VTVM)

Definice a přehled vakuumového trubkového voltmetu (VTM)

Vakuumový trubkový voltmeter (VTM) je definován jako typ voltmetu, který využívá vakuumové trubky k zesílení měřených střídavých (AC) a stejnosměrných (DC) napětí. Použití vakuumových trubek výrazně zvyšuje citlivost voltmetu, což umožňuje detekci extrémně slabých elektrických signálů s vynikající přesností.

Elektronické voltmety, včetně VTM, jsou univerzálními přístroji používanými k měření různých aspektů elektrického napětí, jako je stejnosměrné napětí, efektivní hodnota (RMS) napětí a vrcholové napětí v elektrickém systému. Vakuumové trubky nabízejí několik význačných výhod, včetně vysoké vstupní impedancí, širokého frekvenčního rozsahu a vynikající citlivosti.

Jednou z nejvýznamnějších výhod VTM je jeho minimální spotřeba proudu ve srovnání s jinými typy měřicích přístrojů. U VTM je měřený signál přímo podáván do vakuumové trubky zařízení. Vakuumová trubka poté signál zesiluje a předává ho na odklonový ukazatel, který zobrazuje hodnotu změřeného napětí.

Typy vakuumového trubkového voltmetu

Vakuumový trubkový voltmeter lze rozdělit do následujících typů:

Diodový typ

Diodový vakuumový voltmeter pro čtení vrcholu

Jednoduchá trioda

• Vyvážený typ triody

• Typ zesilovače se zdrojem

• Typ zdroje se zesilovačem

• Jednoduchý diodový voltmeter

Obvod diodového voltmetu

Obvod diodového voltmetu obvykle zahrnuje permanentní magneto - pohyblivý cívečný (PMMC) ukazatel, odpor zatížení a vakuumovou trubkovou díodu. Vakuumová trubková díoda, spojená v sérii s odporem, slouží k posílení síly slabých elektrických signálů. Díky přítomnosti vakuumové trubky se celkový systém stává mnohem citlivějším než standardní voltmeter.

Pro zajištění přesných čtecích napětí z voltmeteru je klíčové, aby proud a napětí měly přímou úměrnou relaci. To je dosaženo použitím série odporníku, který pomáhá linearizovat odezvu ukazatele. Schéma obvodu diodového vakuumového voltmeteru je znázorněno na níže uvedeném obrázku, který poskytuje vizuální reprezentaci rozložení komponent a operačních principů.

Charakteristiky a omezení diodového vakuumového voltmeteru

U diodového vakuumového voltmeteru je odpor série odporníku výrazně vyšší než odpor vakuumové trubkové díody. V důsledku toho lze odpor trubky efektivně zanedbat. Tato konfigurace umožňuje vytvořit lineární vztah mezi napětím a proudem v obvodu. Když je aplikováno vstupní zásobování, způsobí to odklon ukazovátka permanentního magnetu - pohyblivého cívečného (PMMC) ukazatele, kde poloha ukazovátka indikuje velikost změřeného napětí.

Klíčové charakteristiky diodového vakuumového voltmeteru

Vstupní odpor: Vstupní odpor voltmeteru je ekvivalentní hodnotě série odporníku. I když se používají vysokonapěťové odpory, vlastně snižují citlivost ukazatele. Tento vztah mezi odporem a citlivostí je klíčovým aspektem návrhu a fungování ukazatele.

Frekvenční rozsah: Frekvenční rozsah diodového voltmeteru je přímo ovlivněn hodnotou série odporníku. Vyšší hodnota série odporníku vedoucí k snížení frekvenčního rozsahu ukazatele. Tento inverzní vztah znamená, že upravením série odporníku lze ovládat rozsah frekvencí, které voltmeter může přesně měřit.

Omezení aplikace: V důsledku relativně nízkého vstupního odporu a omezeného frekvenčního rozsahu se vakuumový trubkový voltmeter používá pouze v omezeném počtu aplikací. Tyto omezení ho činí méně vhodným pro scénáře, které vyžadují vysokou citlivost měření v širokém spektru frekvencí.

Diodový vakuumový voltmeter pro čtení vrcholu

Tento typ voltmeteru zahrnuje kondenzátor v jeho obvodovém návrhu. Když je kondenzátor spojen v sérii s odporem, výsledná konfigurace se nazývá sériový typ vrcholového čtečného vakuumového voltmeteru. Naopak, u kompenzovaného paralelního typu voltmeteru je kondenzátor spojen paralelně s sériovým odporem. Tyto různé uspořádání kondenzátoru a odporníku dávají vzniknout odlišným operačním charakteristikám a schopnostem měření pro každý typ vrcholového čtečného voltmeteru, což umožňuje jejich použití v různých elektrotechnických měřicích scénářích, kde je vyžadováno určení vrcholového napětí.

Funkce a evoluce vrcholových diodových vakuumových voltmeterů

Operační principy jak sériového, tak paralelního typu vrcholových diodových vakuumových voltmeterů jsou velmi podobné. Během funkce se kondenzátor v obvodu nabije na pozitivní vrcholové napětí střídavého zásobování (AC), poté se vybije skrze paralelní odporník, což způsobí pokles jeho napětí. Napětí je pak vypraženo permanentním magnetem - pohyblivým cívečným (PMMC) ukazatelem, který je spojen v sérii s odporem. Znamenitelně, vrcholové napětí vstupního AC signálu je přímo úměrné výstupnímu napětí vypražovače, což umožňuje přesné měření vrcholových hodnot.

Historicky hrály vakuumové trubkové voltmetry významnou roli v měření elektrického napětí. Avšak s postupem elektronické technologie byly většinou nahrazeny modernějšími alternativami. Dnes jsou tranzistorové voltmetry (TVM) a poleové tranzistorové voltmetry (FETVM) preferovaným výběrem pro úkoly měření napětí. Tyto novější přístroje nabízejí vylepšené výkonové charakteristiky, jako je vyšší vstupní impedancia, širší frekvenční odpověď, lepší stabilita a zvýšená přesnost. Jsou také kompaktnější, energeticky efektivnější a spolehlivější, což je lépe přizpůsobuje požadavkům současných elektrotechnických a elektronických inženýrských aplikací.