โวลต์มิเตอร์หลอดสุญญากาศ (VTVM)

นิยามและภาพรวมของวอลต์มิเตอร์หลอดสุญญากาศ (VTM)

วอลต์มิเตอร์หลอดสุญญากาศ (VTM) ถูกกำหนดให้เป็นประเภทหนึ่งของวอลต์มิเตอร์ที่ใช้หลอดสุญญากาศในการขยายกระแสไฟฟ้าสลับ (AC) และกระแสไฟฟ้าตรง (DC) ที่กำลังวัดอยู่ การนำหลอดสุญญากาศมาใช้ทำให้วอลต์มิเตอร์มีความไวเพิ่มขึ้นอย่างมาก ทำให้สามารถตรวจจับสัญญาณไฟฟ้าที่อ่อนแอได้อย่างแม่นยำ

วอลต์มิเตอร์อิเล็กทรอนิกส์ รวมถึง VTM เป็นเครื่องมือที่หลากหลายใช้สำหรับวัดค่าต่างๆ ของแรงดันไฟฟ้า เช่น แรงดันไฟฟ้าตรง แรงดันไฟฟ้า RMS และแรงดันไฟฟ้าพีคในระบบไฟฟ้า หลอดสุญญากาศมีข้อดีหลายประการ อาทิ ความต้านทานขาเข้าสูง ช่วงความถี่กว้าง และความไวสูง

หนึ่งในประโยชน์ที่สำคัญของ VTM คือการใช้กระแสไฟฟ้าน้อยเมื่อเทียบกับเมตรชนิดอื่น ใน VTM สัญญาณวัดจะถูกป้อนเข้าสู่หลอดสุญญากาศของอุปกรณ์โดยตรง หลอดสุญญากาศจะทำการขยายสัญญาณแล้วส่งต่อไปยังมิเตอร์ที่แสดงผลซึ่งจะแสดงค่าแรงดันไฟฟ้าที่วัดได้

ประเภทของวอลต์มิเตอร์หลอดสุญญากาศ

วอลต์มิเตอร์หลอดสุญญากาศสามารถแบ่งออกเป็นประเภทต่อไปนี้:

แบบไดโอด

Peak Reading Diode Vacuum Tube Voltmeter

แบบไตรโอดเดียว

• Balanced Triode Type

• Rectifiers Amplifier Type

• Amplifier Rectifier Type

• Simple Diode Type Voltmeter

วงจรของวอลต์มิเตอร์แบบไดโอด

วงจรของวอลต์มิเตอร์แบบไดโอดโดยทั่วไปประกอบด้วยมิเตอร์ PMMC ตัวต้านทานโหลด และไดโอดหลอดสุญญากาศ ไดโอดหลอดสุญญากาศเมื่อเชื่อมต่อกับตัวต้านทานแบบอนุกรม จะช่วยเพิ่มความแรงของสัญญาณไฟฟ้าที่อ่อนแอ ขอบคุณจากการมีไดโอดหลอดสุญญากาศ ระบบโดยรวมจะมีความไวมากกว่าวอลต์มิเตอร์มาตรฐาน

เพื่อให้แน่ใจว่าการวัดแรงดันไฟฟ้าจากวอลต์มิเตอร์มีความแม่นยำ จำเป็นต้องมีความสัมพันธ์เชิงเส้นตรงระหว่างกระแสไฟฟ้าและแรงดันไฟฟ้า ซึ่งทำได้โดยการใช้ตัวต้านทานแบบอนุกรม ซึ่งช่วยให้การตอบสนองของมิเตอร์เป็นเชิงเส้น แผนภาพวงจรของวอลต์มิเตอร์แบบไดโอดหลอดสุญญากาศแสดงในรูปด้านล่าง ให้ภาพรวมของการจัดวางองค์ประกอบและการทำงาน

คุณสมบัติและข้อจำกัดของวอลต์มิเตอร์แบบไดโอดหลอดสุญญากาศ

ในวอลต์มิเตอร์แบบไดโอดหลอดสุญญากาศ ความต้านทานของตัวต้านทานแบบอนุกรมสูงกว่าความต้านทานของไดโอดหลอดสุญญากาศ ดังนั้น ความต้านทานของหลอดสามารถละเลยได้ โครงสร้างนี้ทำให้มีความสัมพันธ์เชิงเส้นระหว่างแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าในวงจร เมื่อใส่แรงดันไฟฟ้าเข้ามา มันจะทำให้เข็มของมิเตอร์ PMMC เคลื่อนที่ ตำแหน่งของเข็มจะแสดงค่าแรงดันไฟฟ้าที่วัดได้

คุณสมบัติสำคัญของวอลต์มิเตอร์แบบไดโอดหลอดสุญญากาศ

ความต้านทานขาเข้า: ความต้านทานขาเข้าของวอลต์มิเตอร์เท่ากับค่าของตัวต้านทานแบบอนุกรม แม้ว่าจะใช้ตัวต้านทานแรงดันสูง แต่มันลดความไวของมิเตอร์ ความสัมพันธ์ระหว่างความต้านทานและความไวเป็นส่วนสำคัญในการออกแบบและการทำงานของมิเตอร์

ช่วงความถี่: ช่วงความถี่ของวอลต์มิเตอร์แบบไดโอดถูกกำหนดโดยค่าของตัวต้านทานแบบอนุกรม ค่าตัวต้านทานที่สูงขึ้นทำให้ช่วงความถี่ของมิเตอร์ลดลง ความสัมพันธ์ผกผวนนี้หมายความว่า การปรับตัวต้านทานแบบอนุกรมสามารถควบคุมช่วงความถี่ที่วอลต์มิเตอร์สามารถวัดได้อย่างแม่นยำ

ข้อจำกัดในการใช้งาน: เนื่องจากความต้านทานขาเข้าต่ำและช่วงความถี่จำกัด วอลต์มิเตอร์หลอดสุญญากาศมีการใช้งานจำกัด ข้อจำกัดเหล่านี้ทำให้มันไม่เหมาะสมสำหรับสถานการณ์ที่ต้องการการวัดที่มีความไวสูงในช่วงความถี่ที่กว้าง

Peak Reading Diode Vacuum Tube Voltmeter

วอลต์มิเตอร์ชนิดนี้มีคาปาซิเตอร์ภายในวงจร เมื่อคาปาซิเตอร์เชื่อมต่อกับตัวต้านทานแบบอนุกรม โครงสร้างที่เกิดขึ้นเรียกว่าวอลต์มิเตอร์แบบ Peak Diode Reading Series Type ทางตรงกันข้าม ในวอลต์มิเตอร์แบบชดเชยแบบขนาน คาปาซิเตอร์เชื่อมต่อกับตัวต้านทานแบบอนุกรมแบบขนาน การจัดเรียงที่แตกต่างกันของคาปาซิเตอร์และตัวต้านทานทำให้เกิดคุณสมบัติการทำงานและความสามารถในการวัดที่แตกต่างกันสำหรับแต่ละชนิดของวอลต์มิเตอร์แบบ Peak Reading ทำให้สามารถใช้งานได้ในสถานการณ์การวัดไฟฟ้าที่ต้องการการวัดแรงดันพีค

การทำงานและการพัฒนาของวอลต์มิเตอร์แบบ Peak Reading Diode Vacuum Tube

หลักการการทำงานของวอลต์มิเตอร์แบบ Peak Reading ทั้งแบบอนุกรมและแบบขนานค่อนข้างคล้ายคลึงกัน ในการทำงาน คาปาซิเตอร์ภายในวงจรจะชาร์จไฟฟ้าจนถึงแรงดันพีคบวกของแหล่งจ่ายไฟ AC จากนั้นมันจะปล่อยไฟฟ้าผ่านตัวต้านทานแบบขนาน ทำให้แรงดันไฟฟ้าลดลง แรงดันไฟฟ้าจะถูกแปลงโดยมิเตอร์ PMMC ซึ่งเชื่อมต่อกับตัวต้านทานแบบอนุกรม ที่สำคัญคือ แรงดันพีคของสัญญาณ AC ที่ป้อนเข้ามามีความสัมพันธ์เชิงเส้นตรงกับแรงดันไฟฟ้าที่ออกจากเครื่องแปลง ทำให้สามารถวัดค่าพีคได้อย่างแม่นยำ

ในประวัติศาสตร์ วอลต์มิเตอร์หลอดสุญญากาศมีบทบาทสำคัญในการวัดแรงดันไฟฟ้า อย่างไรก็ตาม ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์ พวกมันได้ถูกแทนที่ด้วยอุปกรณ์ที่ทันสมัยมากขึ้น ในปัจจุบัน วอลต์มิเตอร์แบบทรานซิสเตอร์ (TVM) และวอลต์มิเตอร์แบบฟิลด์เอฟเฟค (FETVM) ได้กลายเป็นตัวเลือกที่นิยมสำหรับงานวัดแรงดันไฟฟ้า อุปกรณ์ใหม่เหล่านี้มีคุณสมบัติการทำงานที่ดีขึ้น เช่น ความต้านทานขาเข้าสูง ช่วงความถี่กว้าง ความเสถียรภาพดี และความแม่นยำสูง นอกจากนี้ยังมีขนาดเล็ก ประหยัดพลังงาน และเชื่อถือได้ ทำให้เหมาะสมกับความต้องการของงานวิศวกรรมไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่