Voltmètre à tube sous vide (VTVM)

Définition et aperçu du Voltmètre à Tube à Vide (VTM)

Un Voltmètre à Tube à Vide (VTM) est défini comme un type de voltmètre qui utilise des tubes à vide pour amplifier les tensions en courant alternatif (CA) et en courant continu (CC) mesurées. L'intégration de tubes à vide améliore considérablement la sensibilité du voltmètre, lui permettant de détecter des signaux électriques extrêmement faibles avec une précision remarquable.

Les voltmètres électroniques, y compris le VTM, sont des instruments polyvalents utilisés pour mesurer divers aspects de la tension électrique, tels que la tension directe, la tension efficace (RMS) et la tension crête dans un système électrique. Les tubes à vide offrent plusieurs avantages distincts, notamment une impédance d'entrée élevée, une large gamme de fréquences et une sensibilité exceptionnelle.

L'un des avantages les plus notables du VTM est son faible tirage de courant par rapport à d'autres types de mètres. Dans un VTM, le signal de mesure est directement alimenté dans le tube à vide de l'appareil. Le tube à vide amplifie ensuite le signal et le transmet au galvanomètre déviateur, qui affiche la valeur de tension mesurée.

Types de Voltmètre à Tube à Vide

Le Voltmètre à Tube à Vide peut être classé en types suivants :

Type Diode

Voltmètre à Tube à Vide à Lecture de Crête à Diode

Triode Simple

• Type Triode Équilibrée

• Type Amplificateur Rectifieur

• Type Rectifieur Amplificateur

• Voltmètre de Type Diode Simple

Circuit de Voltmètre à Diode

Le circuit d'un voltmètre à diode comprend généralement un galvanomètre à aimant permanent et bobine mobile (PMMC), une résistance de charge et une diode à tube à vide. La diode à tube à vide, lorsqu'elle est connectée en série avec une résistance, sert à renforcer la puissance des signaux électriques faibles. Grâce à la présence du tube à vide, le système global devient beaucoup plus sensible qu'un voltmètre standard.

Pour garantir des lectures de tension précises du voltmètre, il est crucial que le courant et la tension aient une relation proportionnelle directe. Cela est réalisé grâce à l'utilisation d'une résistance en série, qui aide à linéariser la réponse du galvanomètre. Le schéma du circuit du voltmètre à diode à tube à vide est illustré dans la figure ci-dessous, fournissant une représentation visuelle de sa disposition de composants et de ses principes opérationnels.

Caractéristiques et Limitations du Voltmètre à Diode à Tube à Vide

Dans un voltmètre à diode à tube à vide, la résistance de la résistance en série est significativement plus élevée que celle de la diode à tube à vide. Par conséquent, la résistance du tube peut être effectivement négligée. Cette configuration permet d'établir une relation linéaire entre la tension et le courant dans le circuit. Lorsque l'alimentation d'entrée est appliquée, elle provoque la déviation de l'aiguille du galvanomètre à aimant permanent et bobine mobile (PMMC), la position de l'aiguille indiquant l'amplitude de la tension mesurée.

Caractéristiques Clés du Voltmètre à Diode à Tube à Vide

Impédance d'Entrée : L'impédance d'entrée du voltmètre est équivalente à la valeur de la résistance en série. Bien que des résistances haute tension soient utilisées, elles réduisent en réalité la sensibilité du galvanomètre. Cette relation entre la résistance et la sensibilité est un aspect crucial de la conception et du fonctionnement du galvanomètre.

Gamme de Fréquences : La gamme de fréquences du voltmètre à diode est directement influencée par la valeur de la résistance en série. Une valeur plus élevée de la résistance en série entraîne une réduction de la gamme de fréquences du galvanomètre. Cette relation inverse signifie que l'ajustement de la résistance en série peut contrôler la plage de fréquences que le voltmètre peut mesurer avec précision.

Limitations d'Application : En raison de son impédance d'entrée relativement faible et de sa gamme de fréquences limitée, le voltmètre à tube à vide trouve usage dans un nombre limité d'applications. Ces limitations le rendent moins adapté aux scénarios nécessitant des mesures de haute sensibilité sur un large spectre de fréquences.

Voltmètre à Tube à Vide à Lecture de Crête à Diode

Ce type de voltmètre intègre un condensateur dans sa conception de circuit. Lorsque le condensateur est connecté en série avec la résistance, la configuration résultante est connue sous le nom de Voltmètre à Lecture de Crête à Diode en Série. À l'inverse, dans le voltmètre de type shunt compensé, le condensateur est connecté en parallèle avec la résistance en série. Ces différentes dispositions du condensateur et de la résistance donnent lieu à des caractéristiques opérationnelles et des capacités de mesure distinctes pour chaque type de voltmètre à lecture de crête, leur permettant d'être appliqués dans divers scénarios de mesure électrique où la détermination de la tension de crête est requise.

Fonctionnement et Évolution des Voltmètres à Lecture de Crête à Diode à Tube à Vide

Les principes de fonctionnement des voltmètres à lecture de crête à diode à tube à vide en série et en shunt sont assez similaires. En fonctionnement, le condensateur dans le circuit se charge jusqu'à la tension de crête positive de l'alimentation en courant alternatif (CA). Il se décharge ensuite à travers la résistance en shunt, provoquant une diminution de sa tension. La tension est ensuite redressée par le galvanomètre à aimant permanent et bobine mobile (PMMC), qui est connecté en série avec la résistance. Notamment, la tension de crête du signal d'entrée en CA est directement proportionnelle à la tension de sortie du redresseur, permettant une mesure précise des valeurs de crête.

Historiquement, les voltmètres à tube à vide ont joué un rôle significatif dans la mesure de la tension électrique. Cependant, avec l'avancement de la technologie électronique, ils ont été largement remplacés par des alternatives plus modernes. Aujourd'hui, les voltmètres à transistors (TVM) et les voltmètres à effet de champ (FETVM) sont devenus le choix préféré pour les tâches de mesure de tension. Ces nouveaux instruments offrent des caractéristiques de performance améliorées, telles qu'une impédance d'entrée plus élevée, une réponse en fréquence plus large, une meilleure stabilité et une précision accrue. Ils sont également plus compacts, plus économes en énergie et plus fiables, ce qui les rend mieux adaptés aux exigences des applications contemporaines en génie électrique et électronique.