Voltmetro a Tubo al Vuoto (VTVM)

Definizione e Panoramica del Voltmetro a Tubo al Vuoto (VTM)

Un Voltmetro a Tubo al Vuoto (VTM) è definito come un tipo di voltmetro che utilizza tubi al vuoto per amplificare le tensioni in corrente alternata (CA) e in corrente continua (CC) misurate. L'incorporazione di tubi al vuoto migliora significativamente la sensibilità del voltmetro, consentendogli di rilevare segnali elettrici estremamente deboli con notevole precisione.

I voltmetri elettronici, inclusi i VTM, sono strumenti versatili utilizzati per misurare vari aspetti della tensione elettrica, come la tensione diretta, la tensione efficace (RMS) e la tensione di picco all'interno di un sistema elettrico. I tubi al vuoto offrono diversi vantaggi distinti, tra cui impedenza d'ingresso elevata, ampia gamma di frequenze e sensibilità eccezionale.

Uno dei vantaggi più notevoli del VTM è il suo basso consumo di corrente rispetto ad altri tipi di misuratori. In un VTM, il segnale da misurare viene alimentato direttamente nel tubo al vuoto del dispositivo. Il tubo al vuoto amplifica quindi il segnale e lo trasmette al misuratore di deflessione, che visualizza il valore della tensione misurata.

Tipi di Voltmetro a Tubo al Vuoto

Il Voltmetro a Tubo al Vuoto può essere categorizzato nei seguenti tipi:

Tipo a Diodo

Voltmetro a Tubo al Vuoto a Diodo per Lettura di Picco

Triodo Singolo

• Tipo a Triodo Bilanciato

• Tipo Amplificatore Retificatore

• Tipo Retificatore Amplificatore

• Voltmetro a Diodo Semplice

Circuito del Voltmetro a Diodo

Il circuito di un voltmetro a diodo solitamente comprende un misuratore a bobina mobile a magnete permanente (PMMC), una resistenza di carico e un diodo a tubo al vuoto. Il diodo a tubo al vuoto, quando collegato in serie con una resistenza, serve a rafforzare la potenza dei segnali elettrici deboli. Grazie alla presenza del tubo al vuoto, l'intero sistema diventa molto più sensibile rispetto a un voltmetro standard.

Per garantire letture di tensione accurate dal voltmetro, è cruciale che corrente e tensione abbiano una relazione proporzionale diretta. Questo è ottenuto tramite l'uso di una resistenza in serie, che aiuta a linearizzare la risposta del misuratore. Il diagramma del circuito del voltmetro a diodo a tubo al vuoto è illustrato nella figura sottostante, fornendo una rappresentazione visiva della disposizione dei componenti e dei principi operativi.

Caratteristiche e Limitazioni del Voltmetro a Diodo a Tubo al Vuoto

In un voltmetro a diodo a tubo al vuoto, la resistenza della resistenza in serie è significativamente superiore a quella del diodo a tubo al vuoto. Di conseguenza, la resistenza del tubo può essere effettivamente trascurata. Questa configurazione consente di stabilire una relazione lineare tra la tensione e la corrente all'interno del circuito. Quando viene applicata l'alimentazione d'ingresso, causa la deflessione del puntatore del misuratore a bobina mobile a magnete permanente (PMMC), con la posizione del puntatore che indica l'entità della tensione misurata.

Caratteristiche Chiave del Voltmetro a Diodo a Tubo al Vuoto

Resistenza d'Ingresso: La resistenza d'ingresso del voltmetro è equivalente al valore della resistenza in serie. Anche se vengono utilizzate resistenze ad alta tensione, esse riducono in realtà la sensibilità del misuratore. Questa relazione tra resistenza e sensibilità è un aspetto cruciale del progetto e funzionamento del misuratore.

Gamma di Frequenza: La gamma di frequenza del voltmetro a diodo è influenzata direttamente dal valore della resistenza in serie. Un valore più alto della resistenza in serie porta a una riduzione della gamma di frequenza del misuratore. Questa relazione inversa significa che regolando la resistenza in serie si può controllare la gamma di frequenze che il voltmetro può misurare con precisione.

Limitazioni di Applicazione: A causa della sua resistenza d'ingresso relativamente bassa e della gamma di frequenza limitata, il voltmetro a tubo al vuoto trova utilizzo solo in un numero limitato di applicazioni. Queste limitazioni lo rendono meno adatto a scenari che richiedono misurazioni ad alta sensibilità su un ampio spettro di frequenze.

Voltmetro a Diodo a Tubo al Vuoto per Lettura di Picco

Questo tipo di voltmetro incorpora un condensatore all'interno della sua configurazione di circuito. Quando il condensatore è collegato in serie con la resistenza, la configurazione risultante è nota come Voltmetro a Diodo a Tubo al Vuoto per Lettura di Picco in Serie. Al contrario, nel voltmetro a shunt compensato, il condensatore è collegato in parallelo con la resistenza in serie. Queste diverse disposizioni del condensatore e dei componenti resistivi danno origine a caratteristiche operative e capacità di misurazione distinte per ciascun tipo di voltmetro per lettura di picco, consentendo loro di essere applicati in vari scenari di misurazione elettrica dove è necessario determinare la tensione di picco.

Operazione ed Evoluzione dei Voltmetri a Diodo a Tubo al Vuoto per Lettura di Picco

I principi operativi sia per i tipi in serie che in shunt dei voltmetri a diodo a tubo al vuoto per lettura di picco sono abbastanza simili. In funzione, il condensatore all'interno del circuito si carica fino al picco positivo della tensione in corrente alternata (CA). Successivamente, scarica attraverso la resistenza in shunt, causando una diminuzione della sua tensione. La tensione viene poi rettificata dal misuratore a bobina mobile a magnete permanente (PMMC), che è collegato in serie con la resistenza. Nota bene, la tensione di picco del segnale CA in ingresso è direttamente proporzionale alla tensione di uscita del rettificatore, consentendo una misurazione accurata dei valori di picco.

Storicamente, i voltmetri a tubo al vuoto hanno svolto un ruolo significativo nella misurazione della tensione elettrica. Tuttavia, con l'avanzamento della tecnologia elettronica, sono stati sostituiti in gran parte da alternative più moderne. Oggi, i voltmetri a transistor (TVM) e i voltmetri a effetto di campo (FETVM) sono diventati la scelta preferita per i compiti di misurazione della tensione. Questi nuovi strumenti offrono caratteristiche di prestazione migliorate, come impedenza d'ingresso elevata, risposta in frequenza più ampia, maggiore stabilità e precisione migliorata. Sono anche tendenzialmente più compatti, efficienti dal punto di vista energetico e affidabili, rendendoli meglio adatti alle esigenze delle applicazioni contemporanee di ingegneria elettrica ed elettronica.