Voltímetro de Tubo a Vácuo (VTVM)

Definição e Visão Geral do Voltímetro de Tubo a Vácuo (VTM)

Um Voltímetro de Tubo a Vácuo (VTM) é definido como um tipo de voltímetro que utiliza tubos a vácuo para amplificar as tensões de corrente alternada (CA) e corrente contínua (CC) que estão sendo medidas. A incorporação de tubos a vácuo aumenta significativamente a sensibilidade do voltímetro, permitindo detectar sinais elétricos extremamente fracos com notável precisão.

Os voltímetros eletrônicos, incluindo o VTM, são instrumentos versáteis usados para medir vários aspectos da tensão elétrica, como tensão direta, tensão eficaz (RMS) e tensão de pico em um sistema elétrico. Os tubos a vácuo oferecem várias vantagens distintas, incluindo alta impedância de entrada, amplo intervalo de frequência e excepcional sensibilidade.

Um dos benefícios mais notáveis do VTM é seu baixo consumo de corrente em comparação com outros tipos de medidores. No VTM, o sinal de medição é alimentado diretamente no tubo a vácuo do dispositivo. O tubo a vácuo então amplifica o sinal e o passa para o medidor de desvio, que exibe o valor da tensão medida.

Tipos de Voltímetro de Tubo a Vácuo

O Voltímetro de Tubo a Vácuo pode ser categorizado nos seguintes tipos:

Tipo Diodo

Voltímetro de Tubo a Vácuo de Leitura de Pico de Diodo

Triodo Simples

• Tipo Triodo Equilibrado

• Tipo Retificador Amplificador

• Tipo Amplificador Retificador

• Voltímetro de Tipo Diodo Simples

Circuito do Voltímetro de Diodo

O circuito de um voltímetro de diodo geralmente compreende um medidor de bobina móvel com ímã permanente (PMMC), um resistor de carga e um diodo de tubo a vácuo. O diodo de tubo a vácuo, quando conectado em série com um resistor, serve para aumentar a força de sinais elétricos fracos. Graças à presença do tubo a vácuo, o sistema geral se torna muito mais sensível do que um voltímetro padrão.

Para garantir leituras de tensão precisas do voltímetro, é crucial que a corrente e a tensão tenham uma relação proporcional direta. Isso é alcançado através do uso de um resistor em série, que ajuda a linearizar a resposta do medidor. O diagrama do circuito do voltímetro de diodo de tubo a vácuo é ilustrado na figura abaixo, fornecendo uma representação visual de sua disposição de componentes e princípios operacionais.

Características e Limitações do Voltímetro de Diodo a Vácuo

No voltímetro de diodo a vácuo, a resistência do resistor em série é significativamente maior do que a do diodo de tubo a vácuo. Como resultado, a resistência do tubo pode ser efetivamente negligenciada. Essa configuração permite estabelecer uma relação linear entre a tensão e a corrente no circuito. Quando a alimentação de entrada é aplicada, ela causa o desvio do ponteiro do medidor de bobina móvel com ímã permanente (PMMC), com a posição do ponteiro indicando a magnitude da tensão medida.

Características Chave do Voltímetro de Diodo a Vácuo

Impedância de Entrada: A impedância de entrada do voltímetro é equivalente ao valor da resistência em série. Embora sejam empregados resistores de alta tensão, eles, na verdade, reduzem a sensibilidade do medidor. Essa relação entre resistência e sensibilidade é um aspecto crucial do design e operação do medidor.

Intervalo de Frequência: O intervalo de frequência do voltímetro de diodo é influenciado diretamente pelo valor da resistência em série. Um valor maior da resistência em série leva a uma redução no intervalo de frequência do medidor. Essa relação inversa significa que ajustar a resistência em série pode controlar o intervalo de frequências que o voltímetro pode medir com precisão.

Limitações de Aplicação: Devido à sua relativamente baixa impedância de entrada e intervalo de frequência restrito, o voltímetro de tubo a vácuo encontra uso em apenas um número limitado de aplicações. Essas limitações o tornam menos adequado para cenários que exigem medições de alta sensibilidade em um amplo espectro de frequências.

Voltímetro de Tubo a Vácuo de Leitura de Pico de Diodo

Este tipo de voltímetro incorpora um capacitor em seu design de circuito. Quando o capacitor é conectado em série com a resistência, a configuração resultante é conhecida como Voltímetro de Leitura de Pico de Diodo em Série. Por outro lado, no voltímetro de compensação em derivação, o capacitor é conectado em paralelo com o resistor em série. Essas diferentes disposições do capacitor e do resistor dão origem a características operacionais e capacidades de medição distintas para cada tipo de voltímetro de leitura de pico, permitindo que sejam aplicados em diversos cenários de medição elétrica onde a determinação de tensão de pico é necessária.

Operação e Evolução dos Voltímetros de Leitura de Pico de Diodo de Tubo a Vácuo

Os princípios operacionais dos voltímetros de leitura de pico de diodo de tubo a vácuo, tanto em série quanto em derivação, são bastante semelhantes. Em operação, o capacitor no circuito carrega até o pico positivo da tensão de corrente alternada (CA). Posteriormente, ele descarrega através do resistor em derivação, causando uma diminuição em sua tensão. A tensão é então retificada pelo medidor de bobina móvel com ímã permanente (PMMC), que está conectado em série com o resistor. Notavelmente, o pico de tensão do sinal CA de entrada é diretamente proporcional à tensão de saída do retificador, permitindo a medição precisa de valores de pico.

Historicamente, os voltímetros de tubo a vácuo desempenharam um papel significativo na medição de tensão elétrica. No entanto, com o avanço da tecnologia eletrônica, eles foram largamente substituídos por alternativas mais modernas. Hoje, os voltímetros de transistor (TVM) e os voltímetros de efeito de campo (FETVM) se tornaram a escolha preferida para tarefas de medição de tensão. Esses novos instrumentos oferecem características de desempenho melhoradas, como maior impedância de entrada, resposta de frequência mais ampla, melhor estabilidade e precisão aprimorada. Eles também tendem a ser mais compactos, eficientes em energia e confiáveis, tornando-os mais adequados às demandas das aplicações contemporâneas de engenharia elétrica e eletrônica.