Вакуумний ламповий вольтметр (VTVM)

Визначення та огляд вакуумного ламповго вольтметра (VTM)

Вакуумний ламповий вольтметр (VTM) визначається як тип вольтметра, який використовує вакуумні лампи для підсилення чергової (AC) та постійної (DC) напруги, що вимірюється. Використання вакуумних ламп значно підвищує чутливість вольтметра, дозволяючи йому з великою точністю виявляти надзвичайно слабкі електричні сигнали.

Електронні вольтметри, включаючи VTM, є універсальними приладами, які використовуються для вимірювання різних аспектів електричної напруги, таких як постійна напруга, середньоквадратична (RMS) напруга та пикове значення напруги в електричній системі. Вакуумні лампи мають кілька відмінних переваг, включаючи високий входний імпеданс, широкий діапазон частот та виняткову чутливість.

Одним з найбільш вартісних переваг VTM є мінімальне споживання струму порівняно з іншими типами вимірювальних приладів. У VTM сигнал вимірювання безпосередньо подається на вакуумну лампу пристрою. Вакуумна лампа підсилює сигнал і передає його на відхиляючий вказівник, який показує значення виміряної напруги.

Типи вакуумного лампового вольтметра

Вакуумний ламповий вольтметр можна розподілити на такі типи:

Діодний тип

Пиковий діодний вакуумний ламповий вольтметр

Одноламповий триод

• Балансний триодний тип

• Прямокутний підсилювач

• Підсилювач прямокутника

• Простий діодний вольтметр

Схема діодного вольтметра

Схема діодного вольтметра зазвичай складається з вічного магніту, рухомої катушкової (PMMC) стрілки, навантажувального резистора та вакуумної діодної лампи. Коли вакуумна діодна лампа підключена послідовно з резистором, вона служить для підсилення сили слабких електричних сигналів. Благодія присутності вакуумної лампи, загальна система стає набагато чутливішою, ніж стандартний вольтметр.

Для забезпечення точних вимірювань напруги важливо, щоб струм і напруга мали прямо пропорційний зв'язок. Це досягається за допомогою послідовного резистора, який допомагає лінеаризувати відповідь вказівника. Схема діодного вакуумного вольтметра проілюстрована на нижньому малюнку, що надає візуальне представлення про розташування компонентів та принципи роботи.

Характеристики та обмеження діодного вакуумного вольтметра

У діодному вакуумному вольтметрі опір послідовного резистора значно вищий, ніж опір вакуумної діодної лампи. В результаті опір трубки можна ефективно знехтувати. Ця конфігурація дозволяє установити лінійний зв'язок між напругою та струмом у схемі. Коли застосовується вхідне живлення, воно призводить до відхилення стрілки PMMC, а положення стрілки вказує на величину виміряної напруги.

Основні характеристики діодного вакуумного вольтметра

Вхідний опір: Вхідний опір вольтметра дорівнює значенню послідовного опору. Хоча використовуються високовольтні резистори, вони насправді зменшують чутливість вказівника. Цей зв'язок між опором та чутливістю є ключовим аспектом проектування та функціонування вказівника.

Діапазон частот: Діапазон частот діодного вольтметра прямо залежить від значення послідовного опору. Вище значення послідовного опору призводить до зменшення діапазону частот вказівника. Цей зворотний зв'язок означає, що регулювання послідовного опору може контролювати діапазон частот, які вольтметр може точно вимірювати.

Обмеження застосування: Завдяки відносно низькому вхідному опору та обмеженому діапазону частот, вакуумний ламповий вольтметр знаходить застосування лише в обмеженій кількості застосувань. Ці обмеження роблять його менш придатним для сценаріїв, які потребують високочутливих вимірювань на широкому спектрі частот.

Пиковий діодний вакуумний ламповий вольтметр

Цей тип вольтметра включає конденсатор у своєму проекті. Коли конденсатор підключений послідовно з опором, отримана конфігурація називається Серійним типом пикового діодного вакуумного вольтметра. Навпаки, у компенсованому паралельному типі вольтметра, конденсатор підключений паралельно з послідовним резистором. Ці різні розташування конденсатора та резистора дають відмінні оперативні характеристики та можливості вимірювання для кожного типу пикових вольтметрів, що дозволяє їх застосування в різних електричних вимірюваннях, де потрібно визначити пикове значення напруги.

Функціонування та еволюція пикових діодних вакуумних лампових вольтметрів

Принципи роботи обох типів пикових діодних вакуумних лампових вольтметрів — серійного та паралельного — досить схожі. При роботі, конденсатор у схемі заряджується до позитивного пікового значення чергового (AC) живлення, після чого розряджається через паралельний резистор, що призводить до зниження його напруги. Напруга потім прямокутиться PMMC, який підключений послідовно з резистором. Варто звернути увагу, що пикове значення вхідного AC сигналу прямо пропорційне вихідній напрузі прямокутника, що дозволяє точно вимірювати пикові значення.

Історично, вакуумні лампові вольтметри грали значну роль у вимірюванні електричної напруги. Однак, з розвитком електронних технологій, вони були переважно замінені більш сучасними альтернативами. Зараз, транзисторні вольтметри (TVM) та полеві ефектні вольтметри (FETVM) стали вибором для завдань вимірювання напруги. Ці нові прилади пропонують покращені характеристики, такі як вищий входний імпеданс, ширший діапазон частот, краща стабільність та вища точність. Вони також зазвичай більш компактні, енергоефективні та надійні, що робить їх краще підходящими для потреб сучасного електротехнічного та електронного інженерства.