Elektronski voltmetr

Definicija in delovanje elektronskega voltmeterja

Definicija: Elektronski voltmeter je vrsta voltmeterja, ki uporablja posiljevalnik za povečanje občutljivosti. To je prilagodljiv instrument, zasnovan za merjenje napetosti v napravah z izmeničnim (AC) in enosmerenim tokom (DC). Zaradi visoke vhodne upornosti lahko elektronski voltmeter zagotovi natančne meritve napetosti, kar ga čini priljubljenim izborom v različnih elektrotehničnih in elektronskih aplikacijah.

Tradicionalni voltmeterji s premikajočim se bobnom pogosto ne morejo zaznati nizek-napetostnih signalov. Elektronski voltmeter učinkovito prekomera to omejitev. Njegova visoka vhodna impedanca mu omogoča, da zazna zelo šibke električne signale, s tem pa zagotavlja natančne meritve. Visoka impedanca pomeni, da voltmeter predstavlja značilen odpornik vhodnemu priključku, s tem pa minimalizira učinek bremena na meritveno vezavo.

Elektronski voltmeterji lahko uporabljajo tranzistorje ali vakuumne cevi kot svoje aktivne komponente. Tranzistorjski voltmeterji (TVM-ji) tipično kažejo značilnosti visokih upornosti, ki jih nesprejemljivi za neposredno merjenje enosmernega toka. Na drugi strani imajo voltmeterji s vakuumnimi cevmi (VVM-ji) relativno nižje upornosti, kar jih čini bolj primernejšimi za določene naloge merjenja toka poleg merjenja napetosti.

Delovanje elektronskega voltmeterja

Osnovno delovanje elektronskega voltmeterja temelji na načelu, da je velikost meritene napetosti neposredno sorazmerna odmiku kazalca na instrumentu. Kazalec je nameščen na kalibriranem lestvu, in položaj, v katerega se odmakne, natančno kaže velikost vhodne napetosti.

V nasprotju z voltmeterji s premikajočim se bobnom, ki iz meritne vezave povlečejo relativno veliko količino moči, kar lahko vodi do napak v merilih zaradi bremena vezave, elektronski voltmeterji učinkovito rešejo ta problem. Njihova konstrukcija z visoko impedanco zagotavlja minimalno povlečenje moči iz meritne vezave, s tem pa omogoča natančne in zanesljive meritve napetosti v širokem spektru aplikacij.

Elektronski voltmeter: Delovanje in razvrščanje

V elektronskem voltmeterju je odmik kazalca pogojen s pomočnim posiljevalskim vezavom. Izstopna napetosti tega posiljevalnika tesno sledijo nivojem napetosti meritne vezave. Ključno je, da skozi mehanizem odmika potuje minimalna dodatna moč. Ta značilnost zagotavlja, da meter lahko zagotavlja zelo natančne merila, saj zmanjšuje možnost napak, povzročenih z motnjami ali učinki bremena na meritveno vezavo.

Vrste elektronskih voltmeterjev

Elektronske voltmeterje se lahko splošno razdelijo na dve različni vrsti:

Analogni elektronski voltmeter

Analogni elektronski voltmeter se loči po tem, da njegov izhod kaže skozi odmik kazalca na kalibriranem lestvu. Ta vrsta merilnega instrumenta ima visoko upornost vezave, ki zmanjšujejo vpliv na meritveno vezavo. Uporablja elektronski posiljevalnik za regulacijo in obdelavo vhodnih signalov.

Analogni elektronski voltmeter se lahko nadalje razdeli glede na vrsto napetosti, ki jo meri:

• AC Analogni elektronski voltmeter: Zasnovan posebej za merjenje napetosti izmeničnega toka, natančno zajema spremenljivo naravo AC signalov in jih prevede v ustrezni odmik kazalca na lestvu.

• DC Analogni elektronski voltmeter: Prilagojen za merjenje napetosti enosmernega toka, zagotavlja stabilno in zanesljivo indikacijo stalnih nivojev napetosti, kar ga čini primernim za širok spekter elektrosistemov in komponent, ki delujejo z DC-napajanjem.

Digitalni elektronski voltmeter in prednosti elektronskih voltmeterjev

Digitalni elektronski voltmeter

Digitalni elektronski voltmeter je vrsta instrumenta, ki zagotavlja digitalni izhod za meritveno napetost, prikazane v numerični obliki. S odstranitvijo potrebe po ročni interpretaciji kazalca na lestvu, digitalni elektronski instrumenti učinkovito zmanjšajo človeške napake, zlasti paralaksninske napake. Ker so merila neposredno prikazana kot številke, ponujajo večjo natančnost in jasnost, s tem pa zagotavljajo bolj natančne in dosledne meritve napetosti.

Prednosti elektronskega voltmeterja

Elektronski voltmeterji ponujajo več pomembnih prednosti, ki jih činijo nezamenljivimi orodji v elektrotehničnih in elektronskih merilnih postopkih:

• Zaznavanje nizek-nivojskih signalov: Opriobočeni s posiljevalniki, elektronski voltmeterji so zasnovani, da zmanjšajo napake bremena, s tem pa lahko zaznajo zelo šibke električne signale. Ti posiljevalniki so dovolj občutljivi, da zaznajo signale, ki tvorijo tok okoli 50μA. Zmožnost zaznavanja takšnih nizek-nivojskih signalov je ključna za dosego natančnih in zanesljivih meritev, zlasti v aplikacijah, kjer bi lahko resnična vrednost napetosti bila zaklonjena zaradi šuma ali drugih motenj. Ta občutljivost zagotavlja, da se celo najmanjši nihanji napetosti lahko natančno merijo, kar prinaša dragocene vpoglede v obnašanje električnih vezav.

• Nizek poraba energije: Elektronski voltmeterji vključujejo vakuumne cevi ali tranzistorje, oba hkrati imata lastnosti posiljevanja. Namesto, da bi se izključno opirali na meritno napetost za delovanje, uporabljajo pomočni vir moči za pogon mehanizma odmika kazalca. Velikost meritne napetosti nadzira odmik senzorskega elementa, s tem pa zmanjša moč, ki se povleče iz meritne vezave. Kot rezultat ostane skupna poraba moči elektronskega voltmeterja zelo nizka. Ta energijsko učinkovita konstrukcija ne le podaljša življenjski čas instrumenta, ampak tudi zmanjša vpliv na meritno vezavo, kar ga čini primeren za širok spekter aplikacij, vključno s tistimi, kjer je varčevanje energije ključno.

• Širok frekvenčni obseg: Zaradi uporabe tranzistorjev delovanje elektronskih voltmeterjev ni omejeno na specifičen frekvenčni obseg. Ta prilagodljiva instrumenta lahko natančno merijo napetosti na širokem spektru, od zelo nizkih do zelo visokih frekvenc. Ta široko obsežna frekvenčna sposobnost omogoča, da se elektronski voltmeterji uporabljajo v različnih aplikacijah, kot so analiza sistemov oskrbe s strmo, obdelava signalov in hitra digitalna elektronika. Ne glede na to, ali merimo počasi spreminjajoče se DC komponente ali hitro oscilirajoče AC signale, elektronski voltmeterji lahko zagotavljajo zanesljive in natančne merila napetosti, kar jih čini ključnim orodjem za inženirje in tehnične osebje, ki deluje v različnih področjih elektronike.

Je pomembno, da se zavedamo, da elektronski voltmeterji lahko meritve moči izvajajo le, ko je vezava zaprta in tok teče skozi merilo. Ta operativni zahteva poudarja potrebo po pravilni konfiguraciji in povezanosti vezave, da bi dobili natančne meritve moči s temi instrumenti.