Elektronický voltmetr

Definice a funkce elektronického voltmetru

Definice: Elektronický voltmeter je typ voltmeteru, který používá zesilovač k zvýšení své citlivosti. Jedná se o univerzální přístroj navržený pro měření napětí v obvodech s střídavým (AC) i stejnosměrným (DC) proudem. Díky své vysoké vstupní odporové hodnotě může elektronický voltmeter poskytnout přesné čtení napětí, což ho činí preferovanou volbou v různých elektrotechnických a elektronických aplikacích.

Tradiční voltmetry s pohyblivou cívkou často mají problém s detekcí nízkonapěťových signálů. Elektronický voltmeter efektivně překonává tuto omezení. Jeho vysoký vstupní impedancí umožňuje detekci extrémně slabých elektrických signálů, což zajišťuje přesná měření. Vysoká impedanční hodnota znamená, že voltmeter prezentuje významný odpor vstupnímu zdroji, minimalizuje tak vliv na zkoumaný obvod.

Elektronické voltmetry mohou používat buď tranzistory, nebo vakuumové trubice jako své aktivní komponenty. Tranzistorové voltmetry (TVMs) obvykle vykazují vysoké odporové charakteristiky, což je činí méně vhodnými pro měření stejnosměrného proudu. Na druhou stranu, vakuumové trubicové voltmetry (VVMs) mají relativně nižší odpor, což je činí vhodnějšími pro určité úkoly měření proudu kromě měření napětí.

Funkce elektronického voltmeteru

Základní princip fungování elektronického voltmeteru spočívá v tom, že velikost měřeného napětí je přímo úměrná deflexi ukazatele na přístroji. Ukazatel je umístěn na kalibrované škále a jeho poloha přesně indikuje velikost vstupního napětí.

Na rozdíl od voltmetrů s pohyblivou cívkou, které čerpají relativně velké množství energie z měřeného obvodu a mohou tím způsobit chyby v čtení kvůli zatěžování obvodu, elektronické voltmety efektivně řeší tento problém. Jejich vysokoodporný design zajišťuje minimální čerpání energie z měřeného obvodu, což umožňuje přesná a spolehlivá měření napětí v širokém spektru aplikací.

Elektronický voltmeter: Funkce a klasifikace

V elektronickém voltmeteru je deflexi ukazatele podporována pomocí pomocného zesilovače. Výstupní napětí tohoto zesilovače blízce odpovídá napěťovým hladinám zkoumaného obvodu. Zásadním prvkem je, že minimální dodatečná energie prochází mechanismem deflexe. Tento design zajišťuje, že přístroj může poskytovat vysokopřesná čtení, protože snižuje možnost chyb způsobených energetickými rušivými efekty nebo zatěžováním měřeného obvodu.

Typy elektronických voltmetrů

Elektronické voltmetry lze široce rozdělit do dvou základních typů:

Analogový elektronický voltmeter

Analogový elektronický voltmeter se charakterizuje tím, že jeho výstup je indikován deflexí ukazatele na kalibrované škále. Tento typ přístroje pro měření napětí má vysokou impedanci obvodu, což minimalizuje jeho dopad na zkoumaný obvod. Používá elektronický zesilovač k regulaci a zpracování vstupních signálů.

Analogový elektronický voltmeter lze dále dělit podle typu napětí, které měří:

• AC analogový elektronický voltmeter: Speciálně navržený pro měření střídavého napětí, přesně zachycuje fluktuující povahu AC signálů a převádí je na odpovídající deflexi ukazatele na škále.

• DC analogový elektronický voltmeter: Přizpůsobený pro měření stejnosměrného napětí, poskytuje stabilní a spolehlivé indikace konstantních napěťových hladin, což jej činí vhodným pro široké spektrum DC napájených elektrotechnických systémů a komponent.

Digitální elektronický voltmeter a výhody elektronických voltmetrů

Digitální elektronický voltmeter

Digitální elektronický voltmeter je typ přístroje, který poskytuje digitální výstup pro měřené napětí, zobrazující výsledek v numerickém formátu. Eliminací potřeby manuální interpretace ukazatele na škále, digitální elektronické přístroje efektivně snižují chyby způsobené lidmi, zejména paralaktické chyby. Protože čtení jsou přímo zobrazena jako čísla, nabízejí vyšší přesnost a jasnost, což zajišťuje přesnější a konzistentnější měření napětí.

Výhody elektronického voltmeteru

Elektronické voltmetry nabízejí několik významných výhod, které je činí nezbytnými nástroji pro elektrotechnická a elektronická měření:

• Detekce signálů nízké intenzity: Vybavené zesilovači, elektronické voltmetry jsou navrženy tak, aby minimalizovaly chyby zatěžování, což jim umožňuje detekovat extrémně slabé elektrické signály. Tyto zesilovače jsou dostatečně citlivé na identifikaci signálů, které produkují proud až asi 50μA. Schopnost detekovat takové signály nízké intenzity je klíčová pro dosažení přesných a spolehlivých měření, zejména v aplikacích, kde skutečná hodnota napětí může být zakryta šumem nebo jinými rušivými efekty. Tato citlivost zajišťuje, že i nejmenší fluktuace napětí mohou být přesně změřeny, což poskytuje cenné informace o chování elektrických obvodů.

• Nízké spotřeba energie: Elektronické voltmetry obsahují vakuumové trubice nebo tranzistory, oba tyto komponenty mají zesilovací vlastnosti. Místo toho, aby se spoléhaly pouze na měřené napětí pro fungování, využívají pomocný zdroj energie k pohonu mechanismu deflexe ukazatele. Velikost měřeného napětí kontroluje deflexi senzorového prvku, což snižuje čerpání energie z měřeného obvodu. V důsledku toho zůstává celková spotřeba energie elektronického voltmeteru extrémně nízká. Tento energeticky efektivní design nejen prodlužuje životnost přístroje, ale také minimalizuje jeho vliv na měřený obvod, což jej činí vhodným pro široké spektrum aplikací, včetně těch, kde je kritické udržovat nízkou spotřebu energie.

• Široký frekvenční rozsah: Díky použití tranzistorů není fungování elektronických voltmetrů omezeno specifickým frekvenčním rozsahem. Tyto univerzální přístroje mohou přesně měřit napětí v širokém spektru, od velmi nízkých až po extrémně vysoké frekvence. Tato schopnost měřit napětí v širokém frekvenčním rozsahu umožňuje použití elektronických voltmetrů v různých aplikacích, jako je analýza elektrických systémů, signální procesory a vysokorychlostní digitální elektronika. Ať už jde o měření pomalu se měnících složek stejnosměrného proudu, nebo rychle oscilujících AC signálů, elektronické voltmetry mohou poskytnout spolehlivá a přesná čtení napětí, což je činí nezbytným nástrojem pro inženýry a techniky pracující v různých oblastech elektroniky.

Je důležité si uvědomit, že elektronické voltmetry mohou měřit výkon pouze tehdy, když je obvod uzavřen a proud prochází přes přístroj. Toto operační požadavky zdůrazňují nutnost správné konfigurace a propojení obvodu pro získání přesných měření výkonu pomocí těchto přístrojů.