Voltmetro elettronico

Definizione e funzionamento del voltmetro elettronico

Definizione: Un voltmetro elettronico è un tipo di voltmetro che utilizza un amplificatore per aumentare la sua sensibilità. È uno strumento versatile progettato per misurare le tensioni in dispositivi sia a corrente alternata (CA) che a corrente continua (CC). Grazie alla sua elevata resistenza d'ingresso, il voltmetro elettronico può fornire letture di tensione accurate, rendendolo una scelta preferita in varie applicazioni elettriche ed elettroniche.

I tradizionali voltmetri a spire mobili spesso faticano a rilevare segnali a bassa tensione. Il voltmetro elettronico supera efficacemente questa limitazione. La sua elevata impedenza d'ingresso gli consente di rilevare segnali elettrici estremamente deboli, assicurando misurazioni precise. Un'alta impedenza significa che il voltmetro presenta una significativa opposizione all'alimentazione d'ingresso, minimizzando l'effetto di carico sul circuito in prova.

I voltmetri elettronici possono utilizzare transistor o valvole a vuoto come componenti attivi. I voltmetri a transistor (TVMs) solitamente presentano caratteristiche di alta resistenza, che li rendono non adatti per la misura della corrente continua. D'altra parte, i voltmetri a valvola a vuoto (VVMs) hanno una resistenza relativamente più bassa, rendendoli più appropriati per determinate operazioni di misura di corrente oltre alla misura di tensione.

Funzionamento del voltmetro elettronico

Il funzionamento fondamentale di un voltmetro elettronico si basa sul principio che l'entità della tensione misurata è direttamente proporzionale alla deflessione dell'indice dello strumento. L'indice è montato su una scala calibrata, e la posizione in cui si deflette indica con precisione l'entità della tensione d'ingresso.

A differenza dei voltmetri a spira mobile, che prelevano una quantità relativamente grande di potenza dal circuito misurato, potenzialmente portando a errori nelle letture a causa del carico del circuito, i voltmetri elettronici risolvono efficacemente questo problema. Il loro design ad alta impedenza assicura un prelievo minimo di potenza dal circuito in prova, consentendo misurazioni di tensione accurate e affidabili in un'ampia gamma di applicazioni.

Voltmetro elettronico: funzionamento e classificazione

In un voltmetro elettronico, la deflessione dell'indice è alimentata da un circuito ausiliario di amplificazione. Le tensioni di uscita di questo amplificatore riflettono strettamente i livelli di tensione del circuito in prova. Crucialmente, passa un'energia addizionale minima attraverso il meccanismo di deflessione. Questa caratteristica di progettazione assicura che lo strumento possa fornire letture altamente accurate, riducendo il potenziale di errori causati da interferenze legate al potere o effetti di carico sul circuito in misura.

Tipi di voltmetro elettronico

I voltmetri elettronici possono essere ampiamente suddivisi in due tipi distinti:

Voltmetro elettronico analogico

Un voltmetro elettronico analogico è caratterizzato dal fatto che l'uscita viene indicata attraverso la deflessione di un indice su una scala calibrata. Questo tipo di strumento di misura della tensione vanta un'alta impedenza del circuito, che minimizza il suo impatto sul circuito in prova. Utilizza un amplificatore elettronico per regolare e processare efficacemente i segnali d'ingresso.

Il voltmetro elettronico analogico può essere ulteriormente suddiviso in base al tipo di tensione che misura:

• Voltmetro elettronico analogico CA: specificamente progettato per misurare le tensioni in corrente alternata, cattura con precisione la natura fluttuante dei segnali CA e li traduce in una corrispondente deflessione dell'indice sulla scala.

• Voltmetro elettronico analogico CC: studiato per la misura delle tensioni in corrente continua, fornisce un'indicazione stabile e affidabile dei livelli di tensione costanti, rendendolo adatto per una vasta gamma di sistemi e componenti elettrici alimentati a corrente continua.

Voltmetro elettronico digitale e vantaggi dei voltmetri elettronici

Voltmetro elettronico digitale

Un voltmetro elettronico digitale è un tipo di strumento che fornisce un'uscita digitale per la tensione misurata, presentando il risultato in un formato numerico. Eliminando la necessità di interpretazione manuale di un indice su una scala, gli strumenti elettronici digitali riducono efficacemente gli errori indotti dall'uomo, in particolare gli errori di parallasse. Poiché le letture sono visualizzate direttamente come numeri, offrono maggiore precisione e chiarezza, assicurando misurazioni di tensione più accurate e coerenti.

Vantaggi del voltmetro elettronico

I voltmetri elettronici offrono diversi vantaggi significativi che li rendono strumenti indispensabili nella misura elettrica ed elettronica:

• Rilevazione di segnali a basso livello: dotati di amplificatori, i voltmetri elettronici sono progettati per minimizzare gli errori di carico, consentendo loro di rilevare segnali elettrici estremamente deboli. Questi amplificatori sono abbastanza sensibili da identificare segnali che producono una corrente così bassa da circa 50μA. La capacità di rilevare tali segnali a basso livello è cruciale per ottenere misurazioni accurate e affidabili, soprattutto in applicazioni in cui il valore reale di una tensione potrebbe essere oscurato da rumore o altre interferenze. Questa sensibilità assicura che anche le più piccole fluttuazioni di tensione possano essere misurate con precisione, fornendo preziose informazioni sul comportamento dei circuiti elettrici.

• Basso consumo di energia: i voltmetri elettronici incorporano valvole a vuoto o transistor, entrambi dotati di proprietà amplificanti. Invece di fare affidamento solo sulla tensione misurata per il funzionamento, utilizzano una fonte di alimentazione ausiliaria per azionare il meccanismo di deflessione dell'indice. L'entità della tensione misurata controlla la deflessione dell'elemento di rilevazione, riducendo la potenza prelevata dal circuito in prova. Di conseguenza, il consumo complessivo di energia del circuito del voltmetro elettronico rimane estremamente basso. Questo design energetico efficiente non solo prolunga la durata dello strumento, ma anche minimizza il suo impatto sul circuito in misura, rendendolo adatto per una vasta gamma di applicazioni, incluse quelle in cui la conservazione dell'energia è critica.

• Larga gamma di frequenze: grazie all'uso di transistor, il funzionamento dei voltmetri elettronici non è limitato da una specifica gamma di frequenze. Questi strumenti versatili possono misurare con precisione le tensioni in un ampio spettro, da frequenze molto basse a frequenze estremamente alte. Questa ampia capacità di frequenza permette ai voltmetri elettronici di essere utilizzati in diverse applicazioni, come l'analisi dei sistemi di potenza, i circuiti di elaborazione dei segnali e l'elettronica digitale ad alta velocità. Che si tratti di misurare i componenti CC a variazione lenta o i segnali AC rapidamente oscillanti, i voltmetri elettronici possono fornire letture di tensione affidabili e precise, rendendoli uno strumento essenziale per ingegneri e tecnici che lavorano in vari campi dell'elettronica.

È importante notare che i voltmetri elettronici possono misurare la potenza solo quando il circuito è chiuso e la corrente scorre attraverso lo strumento. Questo requisito operativo evidenzia la necessità di una configurazione e connettività del circuito appropriate per ottenere misurazioni di potenza accurate utilizzando questi strumenti.