Vakuumpendelvoltmeter (VTVM)

Definition und Übersicht des Vakuumröhrenvoltmeters (VTM)

Ein Vakuumröhrenvoltmeter (VTM) ist definiert als eine Art von Voltmeter, das Vakuumröhren verwendet, um die gemessenen Wechsel- (AC) und Gleichstromspannungen (DC) zu verstärken. Die Verwendung von Vakuumröhren erhöht die Empfindlichkeit des Voltmeters erheblich, sodass es äußerst schwache elektrische Signale mit bemerkenswerter Präzision detektieren kann.

Elektronische Voltmeter, einschließlich des VTM, sind vielseitige Instrumente, die zur Messung verschiedener Aspekte der elektrischen Spannung wie Gleichspannung, effektive (RMS) Spannung und Spitzenwert innerhalb eines elektrischen Systems eingesetzt werden. Vakuumröhren bieten mehrere eindeutige Vorteile, darunter hohe Eingangsimpedanz, einen breiten Frequenzbereich und außergewöhnliche Empfindlichkeit.

Einer der bemerkenswertesten Vorteile des VTM ist sein minimaler Stromverbrauch im Vergleich zu anderen Arten von Meßgeräten. Im VTM wird das Meßsignal direkt in die Vakuumröhre des Geräts eingespeist. Die Vakuumröhre verstärkt dann das Signal und leitet es an den Ablesemesser weiter, der den gemessenen Spannungswert anzeigt.

Arten von Vakuumröhrenvoltmetern

Das Vakuumröhrenvoltmeter kann in die folgenden Arten unterteilt werden:

Diodentyp

Spitzenwertmessendes Diodenvakuumröhrenvoltmeter

Einfache Triode

• Ausgeglichener Triodetyp

• Rechteckverstärkertyp

• Verstärker-Rechteckertyp

• Einfaches Diodenvoltmeter

Schaltkreis des Diodenvoltmeters

Der Schaltkreis eines Diodenvoltmeters besteht in der Regel aus einem Permanent-Magnet-Bewegungs-Spulenmesser (PMMC), einem Lastwiderstand und einer Vakuumröhrendiode. Die Vakuumröhrendiode, wenn sie in Serie mit einem Widerstand verbunden ist, dient dazu, die Stärke schwacher elektrischer Signale zu erhöhen. Dank der Anwesenheit der Vakuumröhre wird das Gesamtsystem empfindlicher als ein Standardvoltmeter.

Um genaue Spannungsmessungen vom Voltmeter sicherzustellen, ist es entscheidend, dass Strom und Spannung ein direktes proportionales Verhältnis haben. Dies wird durch die Verwendung eines Serienwiderstands erreicht, der dazu beiträgt, die Reaktion des Messers zu linearisieren. Das Schaltbild des Diodenvakuumröhrenvoltmeters ist in der unten stehenden Abbildung dargestellt, die eine visuelle Darstellung seiner Komponentenanordnung und Arbeitsprinzipien bietet.

Eigenschaften und Einschränkungen des Diodenvakuumröhrenvoltmeters

Im Diodenvakuumröhrenvoltmeter ist der Widerstand des Serienwiderstands erheblich höher als der der Vakuumröhrendiode. Daher kann der Widerstand der Röhre effektiv vernachlässigt werden. Diese Anordnung ermöglicht es, ein lineares Verhältnis zwischen Spannung und Strom im Schaltkreis herzustellen. Wenn die Eingangsversorgung angewendet wird, bewirkt dies die Abweichung des Zeigers des Permanent-Magnet-Bewegungs-Spulenmessers, wobei die Position des Zeigers die Größe der gemessenen Spannung anzeigt.

Wesentliche Eigenschaften des Diodenvakuumröhrenvoltmeters

Eingangswiderstand: Der Eingangswiderstand des Voltmeters entspricht dem Wert des Serienwiderstands. Obwohl Hochspannungswiderstände verwendet werden, verringern sie tatsächlich die Empfindlichkeit des Messers. Diese Beziehung zwischen Widerstand und Empfindlichkeit ist ein wesentlicher Aspekt des Entwurfs und Betriebs des Messers.

Frequenzbereich: Der Frequenzbereich des Diodenvoltmeters wird direkt vom Wert des Serienwiderstands beeinflusst. Ein höherer Wert des Serienwiderstands führt zu einer Verringerung des Frequenzbereichs des Messers. Diese inverse Beziehung bedeutet, dass die Anpassung des Serienwiderstands den Bereich der Frequenzen steuern kann, die das Voltmeter genau messen kann.

Anwendungseinschränkungen: Aufgrund seines relativ geringen Eingangswiderstands und seines eingeschränkten Frequenzbereichs findet das Vakuumröhrenvoltmeter nur in einer begrenzten Anzahl von Anwendungen Verwendung. Diese Einschränkungen machen es für Szenarien, die hochempfindliche Messungen über einen breiten Frequenzspektrum verlangen, weniger geeignet.

Spitzenwertmessendes Diodenvakuumröhrenvoltmeter

Diese Art von Voltmeter enthält einen Kondensator in seinem Schaltkreisdesign. Wenn der Kondensator in Serie mit dem Widerstand verbunden ist, wird die resultierende Konfiguration als Serientyp Spitzenwertmessendes Diodenvakuumröhrenvoltmeter bezeichnet. Hingegen ist bei dem kompensierten Paralleltyp-Voltmeter der Kondensator parallel zum Serienwiderstand verbunden. Diese verschiedenen Anordnungen der Kondensator- und Widerstandskomponenten führen zu unterschiedlichen Arbeitscharakteristiken und Messfähigkeiten für jeden Typ des Spitzenwertmessenden Voltmeters, was ihre Anwendung in verschiedenen elektrischen Messszenarien ermöglicht, in denen die Bestimmung des Spitzenwerts erforderlich ist.

Funktion und Entwicklung von Spitzenwertmessenden Diodenvakuumröhrenvoltmetern

Die Funktionsprinzipien sowohl des Serientyps als auch des Paralleltyps der Spitzenwertmessenden Diodenvakuumröhrenvoltmeter sind ziemlich ähnlich. Im Betrieb lädt sich der Kondensator im Schaltkreis bis zur positiven Spitzenspannung der Wechselstromversorgung auf. Danach entlädt er sich über den Parallelwiderstand, was zu einer Verringerung seiner Spannung führt. Die Spannung wird dann vom Permanent-Magnet-Bewegungs-Spulenmesser rektifiziert, der in Serie mit dem Widerstand verbunden ist. Bemerkenswerterweise ist die Spitzenspannung des Eingangs-Wechselstromsignals direkt proportional zur Ausgangsspannung des Rektifiers, was eine genaue Messung der Spitzenwerte ermöglicht.

Historisch spielten Vakuumröhrenvoltmeter eine wichtige Rolle in der Messung elektrischer Spannungen. Mit dem Fortschritt der Elektroniktechnologie wurden sie jedoch weitgehend durch modernere Alternativen ersetzt. Heute sind Transistorvoltmeter (TVM) und Feldeffektvoltmeter (FETVM) die bevorzugte Wahl für Spannungsmessaufgaben. Diese neueren Instrumente bieten verbesserte Leistungseigenschaften, wie höhere Eingangsimpedanz, breiteren Frequenzbereich, bessere Stabilität und erhöhte Genauigkeit. Sie sind auch tendenziell kompakter, energieeffizienter und zuverlässiger, was sie besser für die Anforderungen zeitgenössischer elektrischer und elektrotechnischer Anwendungen geeignet macht.