Электронный вольтметр

Определение и принцип работы электронного вольтметра

Определение: Электронный вольтметр - это тип вольтметра, который использует усилитель для повышения своей чувствительности. Это многофункциональный прибор, предназначенный для измерения напряжений как в устройствах с переменным (AC), так и с постоянным (DC) током. Благодаря высокому входному сопротивлению, электронный вольтметр может обеспечивать точные показания напряжения, что делает его предпочтительным выбором в различных электрических и электронных приложениях.

Традиционные вольтметры с движущимся катушечным механизмом часто испытывают трудности с обнаружением низковольтных сигналов. Электронный вольтметр эффективно преодолевает этот недостаток. Его высокое входное сопротивление позволяет ему улавливать крайне слабые электрические сигналы, тем самым обеспечивая точные измерения. Высокое сопротивление означает, что вольтметр представляет значительное противодействие источнику питания, минимизируя влияние на измеряемую цепь.

Электронные вольтметры могут использовать либо транзисторы, либо вакуумные лампы в качестве активных компонентов. Вольтметры с транзисторами (TVMs) обычно имеют высокое сопротивление, что делает их непригодными для прямого измерения постоянного тока. С другой стороны, вольтметры с вакуумными лампами (VVMs) имеют относительно низкое сопротивление, что делает их более подходящими для некоторых задач измерения тока, помимо измерения напряжения.

Принцип работы электронного вольтметра

Основной принцип работы электронного вольтметра основан на том, что величина измеряемого напряжения прямо пропорциональна отклонению указателя прибора. Указатель установлен на калиброванной шкале, и его положение точно указывает величину входного напряжения.

В отличие от вольтметров с движущимся катушечным механизмом, которые потребляют относительно большое количество энергии от измеряемой цепи, что может привести к ошибкам из-за нагрузки на цепь, электронные вольтметры эффективно решают эту проблему. Их высокоомная конструкция обеспечивает минимальное извлечение энергии из измеряемой цепи, что позволяет проводить точные и надежные измерения напряжения в широком диапазоне применений.

Электронный вольтметр: принцип работы и классификация

В электронном вольтметре отклонение указателя обеспечивается вспомогательной усилительной цепью. Выходные напряжения этого усилителя точно соответствуют уровню напряжения в измеряемой цепи. Критически важно, что минимальное дополнительное количество энергии проходит через механизм отклонения. Этот конструктивный элемент обеспечивает, что прибор может предоставлять очень точные показания, снижая потенциал ошибок, вызванных влиянием мощности или эффектом нагрузки на измеряемую цепь.

Типы электронных вольтметров

Электронные вольтметры можно условно разделить на два основных типа:

Аналоговый электронный вольтметр

Аналоговый электронный вольтметр характеризуется тем, что его выходные данные отображаются через отклонение указателя на калиброванной шкале. Этот тип прибора для измерения напряжения имеет высокое входное сопротивление, что минимизирует его влияние на измеряемую цепь. Он использует электронный усилитель для регулирования и обработки входных сигналов.

Аналоговый электронный вольтметр может быть дополнительно подразделен в зависимости от типа измеряемого напряжения:

• Аналоговый электронный вольтметр переменного тока: специально разработан для измерения напряжения переменного тока, он точно захватывает колебательную природу сигналов переменного тока и переводит их в соответствующее отклонение указателя на шкале.

• Аналоговый электронный вольтметр постоянного тока: предназначен для измерения напряжения постоянного тока, он предоставляет стабильное и надежное отображение постоянных уровней напряжения, что делает его подходящим для широкого спектра систем и компонентов, работающих от постоянного тока.

Цифровой электронный вольтметр и преимущества электронных вольтметров

Цифровой электронный вольтметр

Цифровой электронный вольтметр - это тип прибора, который предоставляет цифровой вывод измеренного напряжения, представляя результат в числовом формате. Устраняя необходимость в ручной интерпретации указателя на шкале, цифровые электронные приборы эффективно снижают ошибки, вызванные человеком, особенно параллаксные ошибки. Поскольку показания отображаются напрямую в виде чисел, они обеспечивают большую точность и ясность, гарантируя более точные и последовательные измерения напряжения.

Преимущества электронного вольтметра

Электронные вольтметры предлагают несколько значительных преимуществ, которые делают их незаменимыми инструментами в электрических и электронных измерениях:

• Обнаружение низкоуровневых сигналов: оснащенные усилителями, электронные вольтметры предназначены для минимизации погрешностей нагрузки, что позволяет им обнаруживать крайне слабые электрические сигналы. Эти усилители достаточно чувствительны, чтобы определять сигналы, которые генерируют ток около 50 мкА. Возможность обнаружения таких низкоуровневых сигналов критически важна для получения точных и надежных измерений, особенно в приложениях, где истинное значение напряжения может быть скрыто шумом или другими помехами. Эта чувствительность обеспечивает, что даже самые маленькие колебания напряжения могут быть точно измерены, предоставляя ценные сведения о поведении электрических цепей.

• Низкое энергопотребление: электронные вольтметры используют вакуумные лампы или транзисторы, обладающие усилительными свойствами. Вместо того, чтобы полагаться исключительно на измеряемое напряжение для работы, они используют вспомогательный источник питания для управления механизмом отклонения указателя. Магнитуда измеряемого напряжения контролирует отклонение чувствительного элемента, уменьшая потребляемую мощность из измеряемой цепи. В результате общее энергопотребление цепи электронного вольтметра остается крайне низким. Этот энергоэффективный дизайн не только продлевает срок службы прибора, но и минимизирует его влияние на измеряемую цепь, делая его подходящим для широкого спектра применений, включая те, где экономия энергии критически важна.

• Широкий диапазон частот: благодаря использованию транзисторов, работа электронных вольтметров не ограничивается конкретным диапазоном частот. Эти универсальные приборы могут точно измерять напряжения в широком спектре, от очень низких до крайне высоких частот. Этот широкий диапазон частот позволяет использовать электронные вольтметры в различных приложениях, таких как анализ систем питания, цепей обработки сигналов и высокоскоростной цифровой электроники. Будь то измерение медленно изменяющихся DC-компонентов или быстро колеблющихся AC-сигналов, электронные вольтметры могут обеспечивать надежные и точные показания напряжения, делая их незаменимым инструментом для инженеров и техников, работающих в различных областях электроники.

Важно отметить, что электронные вольтметры могут измерять мощность только тогда, когда цепь замкнута и через прибор протекает ток. Это требование операционного режима подчеркивает необходимость правильной конфигурации и соединения цепи для получения точных измерений мощности с помощью этих приборов.