Електронен волтметър

Определение и функциониране на електронен волтметър

Определение: Електронният волтметър е вид волтметър, който използва усилвател за повишаване на своята чувствителност. Това е универсален инструмент, предназначен за измерване на напреженията както в алтернативно (AC), така и в постоянен ток (DC) устройства. Благодарение на своята висока входна съпротивителност, електронният волтметър може да предоставя точни показания на напрежението, което го прави предпочитан избор в различни електрически и електронни приложения.

Традиционните подвижни катушкови волтметри често затрудняват детектирането на сигнали с ниско напрежение. Електронният волтметър ефективно преодолява този недостатък. Неговата висока входна импеданс позволява да усеща изключително слаби електрически сигнали, осигурявайки така точни измервания. Високата импеданс означава, че волтметърът предлага значително противодействие на входния източник, минимизирайки ефекта от зареждане на тествания циркуит.

Електронните волтметри могат да използват или транзистори, или вакуумни лампи като активни компоненти. Транзисторните волтметри (TVMs) обикновено разполагат с високи характеристики на съпротивителност, което ги прави неподходящи за измерване на постоянен ток. От друга страна, вакуумните лампови волтметри (VVMs) имат относително по-ниска съпротивителност, което ги прави по-подходящи за определени задачи за измерване на тока, освен за измерване на напрежението.

Функциониране на електронен волтметър

Основната операция на електронния волтметър е основана на принципа, че големината на измереното напрежение е директно пропорционална на отклонението на указателя на инструмента. Указателят е монтиран на калибрована скала, и позицията, до която се отклонява, точно показва големината на входното напрежение.

В сравнение с подвижните катушкови волтметри, които извличат относително голямо количество мощност от измерения циркуит, потенциално водейки до грешки в показанията поради зареждане на циркуита, електронните волтметри ефективно решават този проблем. Их дизайна с висока импеданс гарантира минимално извличане на мощност от тествания циркуит, което позволява точни и надеждни измервания на напрежението в широк диапазон от приложения.

Електронен волтметър: Функциониране и класификация

В електронния волтметър, отклонението на указателя е подхранвано от допълнителен усилвателен циркуит. Изходните напрежения на този усилвател близко отразяват нивата на напрежението в тествания циркуит. Ключовият елемент на този дизайн е, че минимална допълнителна мощност преминава през механизма за отклонение. Тази функция гарантира, че метърът може да предоставя изключително точни показания, като намалява потенциалните грешки, причинени от мощността или ефектите от зареждане на измерения циркуит.

Видове електронни волтметри

Електронните волтметри могат да бъдат обобщено разделени на два различни типа:

Аналогов електронен волтметър

Аналоговият електронен волтметър е характеризиран от факта, че неговият изход е указан чрез отклонението на указателя на калибрована скала. Този тип инструмент за измерване на напрежението разполага с висока импеданс на циркуита, което минимизира неговото влияние върху тествания циркуит. Използва електронен усилвател за регулиране и обработка на входните сигнали.

Аналоговият електронен волтметър може да бъде подразделен в зависимост от типа напрежение, което измерва:

• Аналогов електронен волтметър за AC: Специално проектиран за измерване на напреженията на алтернативен ток, той точно улавя колебащата се природа на сигналите на AC и ги превръща в соотвестващо отклонение на указателя на скалата.

• Аналогов електронен волтметър за DC: Подготвен за измерване на напреженията на постоянен ток, той предоставя стабилна и надеждна индикация на постоянните нива на напрежението, което го прави подходящ за широк диапазон от системи и компоненти, питащи се с DC.

Цифров електронен волтметър и преимущества на електронните волтметри

Цифров електронен волтметър

Цифровият електронен волтметър е вид инструмент, който предоставя цифров изход за измереното напрежение, представяйки резултата в числова форма. Чрез елиминирането на необходимостта от ръчно тълкуване на указателя на скалата, цифровите електронни инструменти ефективно намаляват грешките, причинени от хора, особено паралаксните грешки. Тъй като показанията се изобразяват директно като числа, те предлагат по-голяма точност и яснота, осигурявайки по-точни и последователни измервания на напрежението.

Преимущества на електронния волтметър

Електронните волтметри предлагат няколко значими предимства, които ги правят незаменими инструменти в електрическите и електронни измервания:

• Детекция на сигнали с ниско ниво: Оборудвани с усилватели, електронните волтметри са проектирани да минимизират грешките от зареждане, позволявайки им да усещат изключително слаби електрически сигнали. Тези усилватели са достатъчно чувствителни, за да идентифицират сигнали, които произвеждат ток около 50μA. Способността да се детектират сигнали с ниско ниво е ключова за получаването на точни и надеждни измервания, особено в приложения, където истинската стойност на напрежението може да бъде скрита от шума или други помехи. Тази чувствителност гарантира, че дори най-малките колебания на напрежението могат да бъдат точно измерени, предоставяйки ценни данни за поведението на електрическите циркуити.

• Ниско потребление на мощност: Електронните волтметри включват вакуумни лампи или транзистори, които разполагат с усилвателни свойства. Вместо да зависят единствено от измереното напрежение за функциониране, те използват допълнителен източник на мощност за управление на механизма за отклонение на указателя. Магнитудата на измереното напрежение контролира отклонението на сензорния елемент, намалявайки мощността, извлечена от тествания циркуит. Резултатът е, че общото потребление на мощност на циркуита на електронния волтметър остава изключително ниско. Този енергийно ефективен дизайн не само удължава жизнения период на инструмента, но и минимизира неговото влияние върху тествания циркуит, правейки го подходящ за широк диапазон от приложения, включително тези, където спестяването на мощност е критично.

• Широк диапазон на честоти: Благодарение на използването на транзистори, функционирането на електронните волтметри не е ограничено от конкретен диапазон на честоти. Тези универсални инструменти могат да измерват напреженията в широко спектро, от много ниски до изключително високи честоти. Тази способност за работа в широк диапазон на честоти позволява електронните волтметри да бъдат използвани в различни приложения, като анализ на електроенергийни системи, циркуити за обработка на сигнали и високоскоростни цифрови електронни системи. Независимо дали измерват бавно вариращите DC компоненти или бързо осцилиращите AC сигнали, електронните волтметри могат да предоставят надеждни и точни показания на напрежението, правейки ги важен инструмент за инженери и техници, работещи в различни области на електрониката.

Важно е да се отбележи, че електронните волтметри могат да измерват мощност само когато циркуитът е затворен и ток протича през метъра. Това операционно изискване подчертава необходимостта от правилна конфигурация и свързване на циркуита, за да се получат точни измервания на мощността с тези инструменти.