چه چیزهایی آنالوگ ابزارها هستند و طبقه بندی و اصول عملکرد آنها کدام است؟

تعریف دستگاه‌های آنالوگ

دستگاه آنالوگ به دستگاهی اطلاق می‌شود که خروجی آن تابعی پیوسته از زمان است و رابطه ثابتی با ورودی دارد. کمیت‌های فیزیکی مانند ولتاژ، جریان، قدرت و انرژی با استفاده از دستگاه‌های آنالوگ اندازه‌گیری می‌شوند. بسیاری از دستگاه‌های آنالوگ از نشانگر یا صفحه نمایش برای نشان دادن مقدار کمیت اندازه‌گیری شده استفاده می‌کنند.

طبقه‌بندی دستگاه‌های آنالوگ

طبقه‌بندی دستگاه‌های آنالوگ بر اساس نوع کمیت فیزیکی که اندازه‌گیری می‌کنند صورت می‌گیرد. به عنوان مثال، دستگاهی که برای اندازه‌گیری جریان استفاده می‌شود امپرمتر نامیده می‌شود، در حالی که ولتمتر برای اندازه‌گیری ولتاژ استفاده می‌شود. واتمتر و فرکانسمتر به ترتیب برای اندازه‌گیری قدرت و فرکانس استفاده می‌شوند.

طبقه‌بندی دستگاه‌های آنالوگ

دستگاه‌های آنالوگ می‌توانند بر اساس نوع جریانی که اندازه‌گیری می‌کنند طبقه‌بندی شوند، که سه دسته اصلی را شامل می‌شود:

• دستگاه‌های آنالوگ جریان مستقیم (DC)

• دستگاه‌های آنالوگ جریان متناوب (AC)

• دستگاه‌های آنالوگ برای هر دو نوع جریان مستقیم و متناوب

آنها همچنین می‌توانند بر اساس نحوه ارائه کمیت اندازه‌گیری شده طبقه‌بندی شوند، از جمله:

1. دستگاه‌های نشان‌دهنده

این دستگاه‌ها با استفاده از صفحه نمایش و نشانگر مقدار کمیت اندازه‌گیری شده را نشان می‌دهند. مثال‌هایی از آنها عبارتند از امپرمترها و ولتمترها. آنها به ترتیب به دو دسته تقسیم می‌شوند:

• دستگاه‌های الکترومکانیکی

• دستگاه‌های الکترونیکی

2. دستگاه‌های ضبط‌کننده

این دستگاه‌ها خواندن‌های مداوم را در طول یک دوره مشخص ارائه می‌دهند و تغییرات کمیت را روی کاغذ ضبط می‌کنند.

3. دستگاه‌های مجتمع‌ساز

این دستگاه‌ها مجموع کلی کمیت الکتریکی را در طول یک دوره زمانی مشخص اندازه‌گیری می‌کنند.

طبقه‌بندی دیگری بر اساس روش مقایسه کمیت اندازه‌گیری شده صورت می‌گیرد:

• دستگاه‌های اندازه‌گیری مستقیم
  این دستگاه‌ها به طور مستقیم کمیت مورد اندازه‌گیری را به انرژی تبدیل می‌کنند تا دستگاه را فعال کنند و اندازه‌گیری مستقیم کمیت‌های ناشناخته را امکان‌پذیر کنند. مثال‌هایی از آنها عبارتند از امپرمترها، ولتمترها، واتمترها و دستگاه‌های انرژی.

• دستگاه‌های مقایسه‌ای
  این دستگاه‌ها کمیت‌های ناشناخته را با مقایسه آنها با مقادیر استاندارد تعیین می‌کنند. پل‌های AC و DC مثال‌هایی از این دستگاه‌ها هستند.

دستگاه‌های آنالوگ ممکن است بر اساس سطوح دقیقیت خود طبقه‌بندی شوند.

اصول عملکرد

دستگاه‌های آنالوگ می‌توانند بر اساس اصول عملکردی خود طبقه‌بندی شوند، که بسیاری از آنها از اثرات زیر استفاده می‌کنند:

اثر مغناطیسی

هنگامی که جریان از طریق یک رسانا می‌گذرد، میدان مغناطیسی در اطراف رسانا القا می‌شود. به عنوان مثال، اگر رسانا پیچیده شده باشد، میدان‌های مغناطیسی حلقه‌های پیچ از یکدیگر مانند یک مغناطیس تخیلی عمل می‌کنند.

اثر حرارتی

هنگامی که جریان اندازه‌گیری شده از طریق عناصر گرمکن می‌گذرد، دما آن‌ها را افزایش می‌دهد. یک جفت حرارتی که به این عناصر متصل است، تغییر دما را به نیروی الکتروموتوری (emf) تبدیل می‌کند. این تبدیل جریان به emf از طریق تغییر دما به عنوان اثر حرارتی شناخته می‌شود.

اثر الکترواستاتیک

نیروی الکترواستاتیک بین دو صفحه باردار عمل می‌کند و یکی از صفحات را جابجا می‌کند. دستگاه‌هایی که بر این اصل کار می‌کنند دستگاه‌های الکترواستاتیک نامیده می‌شوند.

اثر القایی

یک دیسک رسانا غیر مغناطیسی که در یک میدان مغناطیسی (القا شده توسط الکترومغناطیسی که با جریان متناوب تحریک شده است) قرار گرفته است، نیروی الکتروموتوری (emf) تولید می‌کند. این emf جریان را در دیسک القا می‌کند و تعامل بین جریان القایی و میدان مغناطیسی باعث حرکت دیسک می‌شود. این اثر عمدتاً در دستگاه‌های القایی استفاده می‌شود.

اثر هال

وقتی ماده‌ای جریان الکتریکی را در حضور یک میدان مغناطیسی عرضی منتقل می‌کند، ولتاژی بین دو لبه رسانا تولید می‌شود. مقدار این ولتاژ به جریان، چگالی میدان مغناطیسی و خصوصیات ماده رسانا بستگی دارد.