Tyhjiöputkivoltmetri (VTVM)

Tyhjiöputkivolttimen (VTM) määritelmä ja yleiskatsaus

Tyhjiöputkivolttimi (VTM) on volttimityyppi, joka käyttää tyhjiöputkeja vaihtovirta- (AC) ja suoravirta- (DC) jännitteiden vahvistamiseen. Tyhjiöputkien käyttö parantaa merkittävästi volttimen herkkyyttä, mikä mahdollistaa erittäin heikkojen sähköisten signaalien tarkkan mittaamisen.

Sähköiset volttimet, mukaan lukien VTM, ovat monipuolisia laitteita, joilla mitataan sähköjärjestelmän erilaisia jännitepiirteitä, kuten suora jännite, neliöjuuren keskiarvo (RMS) jännite ja huippujännite. Tyhjiöputket tarjoavat useita erityisiä etuja, kuten korkean syöttöt impedanssin, laajan taajuusalueen ja poikkeuksellisen herkkyyden.

Yksi VTM:n huomattavimmista etuista on sen minimi virtaanotto verrattuna muihin mittareihin. VTM:ssa mittaussignaali syötetään suoraan laitteen tyhjiöputkiin. Tyhjiöputki vahvistaa signaalin ja välittää sen siirtymismitterille, joka näyttää mitatun jännitteen arvon.

Tyhjiöputkivolttimen tyypit

Tyhjiöputkivolttimia voidaan luokitella seuraavasti:

Diodityyppi

Huippuarvodiaodityyppinen tyhjiöputkivolttimi

Yksi triodi

• Tasapainotettu triodityyppi

• Suoranvihdinvahvistintyyppi

• Vahvistinsuoranvihdintyyppi

• Yksinkertainen diodityyppinen volttimetri

Diodivolttimen piiri

Diodivolttimen piiri koostuu yleensä pysyvamagneettisesta liukuvirtajouselta (PMMC), kuormaresistoreista ja tyhjiöputkidiodista. Tyhjiöputkidiodi, kun se on kytketty sarjaan resistoriin, vahvistaa heikkojen sähköisten signaalien voimakkuutta. Tyhjiöputken avulla koko järjestelmä tulee paljon herkemmäksi kuin tavallinen volttimi.

Tarkkojen jännitearvojen saamiseksi volttimelta on olennaista, että virta ja jännite ovat suoraan verrannollisia. Tätä saavutetaan sarjaresistorin avulla, joka auttaa lineaarisessa vastauksessa. Diodityyppisen tyhjiöputkivolttimin piirikaavio on havainnollistettu alla olevassa kuvassa, joka tarjoaa visuaalisen esityksen komponenttien asettelusta ja toiminnallisista periaatteista.

Diodityyppisen tyhjiöputkivolttimin ominaisuudet ja rajoitukset

Diodityyppisessä tyhjiöputkivolttimissa sarjaresistorin vastus on merkittävästi suurempi kuin tyhjiöputkidiodin vastus. Tämän vuoksi putken vastus voidaan tehokkaasti sivuuttaa. Tämä asetus mahdollistaa lineaarisen suhteen jänniten ja virran välillä piirissä. Kun syöttövirta otetaan käyttöön, se aiheuttaa PMMC-mittarin osoittimen siirtymisen, ja osoittimen sijainti ilmaisee mitatun jännitteen suuruuden.

Diodityyppisen tyhjiöputkivolttimin päätavoitteet

Syöttövastus: Volttimen syöttövastus on sama kuin sarjaresistorin vastus. Vaikka käytetäänkin korkean jännitteen resistoreita, ne itse asiassa vähentävät mittarin herkkyyttä. Tämä vastuksen ja herkkyyden välinen suhde on keskeinen osa mittarin suunnittelua ja toimintaa.

Taajuusalue: Diodivolttimen taajuusaluetta vaikuttaa suoraan sarjaresistorin arvo. Korkeampi sarjaresistorin arvo johtaa mittarin taajuusaluen pistelyyn. Tämä käänteinen suhde tarkoittaa, että sarjaresistorin arvon säätäminen voi ohjata taajuusaluetta, jossa volttimi voi mittaa tarkasti.

Sovellusrajoitukset: Tyhjiöputkivolttimen suhteellisen alhainen syöttövastus ja rajallinen taajuusalue tekevät siitä soveltuvalle vain rajalliseen määrään sovelluksia. Nämä rajoitukset tekevät siitä vähemmän sopivan laitteen, jos tarvitaan korkean herkkyyden mittauksia laajalla taajuusalueella.

Huippuarvodiaodityyppinen tyhjiöputkivolttimi

Tämä volttimityyppi sisältää kondensaattorin piirisuunnittelussaan. Kun kondensaattori on kytketty sarjaan resistoriin, muodostuva kokonaisuus tunnetaan sarjatyypin huippuarvodiodityyppisenä tyhjiöputkivolttimina. Toisaalta, kompensoidussa shuntityyppisessä volttimissa kondensaattori on kytketty rinnakkain sarjaresistorin kanssa. Nämä erilaiset kondensaattorin ja resistorin komponenttien järjestelyt antavat ainekseen erilaiset toiminnalliset ominaisuudet ja mittauskyvyt kummallekin huippuarvomittauksia varten tarkoitettulle volttimelle, mikä mahdollistaa niiden käytön erilaisissa sähköisissä mittausasemissa, joissa tarvitaan huippujännitteen määrittelyä.

Huippuarvodiaodityyppisten tyhjiöputkivolttimien toiminta ja kehitys

Sarja- ja shuntityyppisten huippuarvodiaodityyppisten tyhjiöputkivolttimien toiminnalliset periaatteet ovat melko samankaltaisia. Toiminnassa piirin kondensaattori latautuu vaihtovirtajännitteen positiiviseen huippuarvoon, jälkeen se purkautuu shuntiresistorin kautta, mikä aiheuttaa sen jännitteen laskun. Jännite suoritetaan sitten PMMC-mittarin kautta, joka on kytketty sarjaresistorin kanssa. Huomattavasti, syöttövaihtovirtasignaalin huippujännite on suoraan verrannollinen suoritinjännitteeseen, mikä mahdollistaa tarkan huippuarvojen mittaamisen.

Historiallisesti tyhjiöputkivolttimet ovat olleet tärkeitä sähköjännitteen mittauksessa. Kuitenkin elektroniikan teknologian edistyessä ne on suurelta osin korvattu nykyaikaisemmilla vaihtoehtoilla. Nykyään transistorsahkomittarit (TVM) ja kenttävaikutustyypin sähkömittarit (FETVM) ovat tulleet etusijalle jännitteen mittauksessa. Nämä uudemmat laitteet tarjoavat parannettuja toiminnallisia ominaisuuksia, kuten korkeamman syöttöimpedanssin, laajemman taajuusvasteen, paremman vakauden ja tarkkuuden. Ne ovat myös yleensä kompaktimmat, energiatehokkaammat ja luotettavammat, mikä tekee niistä paremmin soveltuvia nykyaikaiseen sähkö- ja elektroniikkatekniikan sovelluksiin.