Elektronski voltmetar

Definicija i rad elektronskog voltmetra

Definicija: Elektronski voltmeter je vrsta voltmetra koja koristi pojačavač kako bi se povećala njegova osetljivost. To je univerzalni instrument dizajniran za merenje napona u uređajima sa izmeničnim (AC) i jednosmernim (DC) strujama. Zahvaljujući visokom ulaznom otporu, elektronski voltmeter može pružiti tačne čitanje napona, što ga čini preferiranim izborom u različitim elektrotehničkim i elektronskim primenama.

Tradicionalni voltmeteri sa pokretnim zavojem često imaju problema sa detektovanjem niskih naponskih signala. Elektronski voltmeter efikasno premašuje ovu ograničenje. Njegov visok ulazni impedans omogućava da detektuje ekstremno slabe električne signale, osiguravajući tačna merenja. Visoki impedans znači da voltmeter predstavlja značajan odpor ulaznom snabdevanju, minimizirajući efekat opterećenja na testiranu šemu.

Elektronski voltmetri mogu koristiti tranzistori ili vakuumski cevi kao svoje aktivne komponente. Tranzistori tipa voltmetera (TVM) tipično imaju karakteristike visokog otpora, što ih čini nepravilnim za direktno merenje jednosmjerne struje. S druge strane, vakuumski cevi tipa voltmetera (VVM) imaju relativno niži otpor, što ih čini pogodnijim za određene zadatke merenja struje, uz merenje napona.

Funkcionalnost elektronskog voltmetra

Osnovni princip rada elektronskog voltmetra temelji se na tome da je veličina merenog naponskog signala direktno proporcionalna defleksiji kazaljke na instrumentu. Kazaljka je montirana na kalibrisanu ljestvicu, a pozicija na koju se defleksija točno ukazuje na veličinu ulaznog naponskog signala.

U suprotnosti sa voltmeterima sa pokretnim zavojem, koji potrebnog veliku količinu snage iz meračne šeme, što može dovesti do grešaka u čitanju zbog opterećenja šeme, elektronski voltmeteri efikasno rešavaju ovaj problem. Njihov dizajn s visokim impedansom osigurava minimalnu ekstrakciju snage iz testirane šeme, omogućavajući tačna i pouzdana merenja napona u širokom spektru primena.

Elektronski voltmeter: Funkcionalnost i klasifikacija

U elektronskom voltmetru, defleksija kazaljke je podržana dodatnim pojačavajućim kola. Izlazni naponovi ovog pojačavača tesno odražavaju nivo naponova meračne šeme. Ključno je da minimalna dodatna snaga prođe kroz mehanizam defleksije. Ova dizajnerska karakteristika osigurava da mjerilo može pružiti izuzetno tačna čitanja, jer smanjuje mogućnost grešaka uzrokovanih snage-relacionim interferencijama ili efektima opterećenja na meračnu šemu.

Vrste elektronskog voltmetra

Elektronski voltmetri mogu se općenito podeliti u dve distinktne vrste:

Analogni elektronski voltmeter

Analogni elektronski voltmeter se karakteriše time što se njegov izlaz indikuje kroz defleksiju kazaljke na kalibrisanu ljestvicu. Ovaj tip naponskog merača ima visoki impedans šeme, što smanjuje njegov uticaj na testiranu šemu. Koristi elektronski pojačavač kako bi regulisao i obradio ulazne signale efektivno.

Analogni elektronski voltmeter može biti dalje podijeljen na osnovu vrste napona koju meri:

• AC Analogni elektronski voltmeter: Posebno dizajniran za merenje napona izmenične struje, točno uhvata fluktuirajuću prirodu AC signala i prenosi ih u odgovarajuću defleksiju kazaljke na ljestvici.

• DC Analogni elektronski voltmeter: Prilagođen za merenje napona jednosmjerne struje, pruža stabilnu i pouzdanu indikaciju konstantnih nivoa napona, čime postaje pogodan za širok spektar DC-napajanih elektrotehničkih sistema i komponenti.

Digitalni elektronski voltmeter i prednosti elektronskih voltmetara

Digitalni elektronski voltmeter

Digitalni elektronski voltmeter je vrsta instrumenta koja pruža digitalni izlaz za mereni napon, prikazujući rezultat u numeričkom formatu. Eliminiranjem potrebe za ručnim tumačenjem kazaljke na ljestvici, digitalni elektronski instrumenti efektivno smanjuju greške koje su rezultat ljudskog faktora, posebno paralaksne greške. Pošto su čitanja direktno prikazana kao brojevi, nude veću preciznost i jasnoću, osiguravajući tačnija i konzistentnija merenja napona.

Prednosti elektronskog voltmetra

Elektronski voltmetri nude nekoliko značajnih prednosti koje ih čine neophodnim alatima u elektrotehničkim i elektronskim merenjima:

• Detekcija niskonaponskih signala: Opremljeni pojačavačima, elektronski voltmetri su dizajnirani da smanje greške opterećenja, omogućavajući im da detektuju ekstremno slabe električne signale. Ovi pojačavači su dovoljno osetljivi da identifikuju signale koji proizvode struju od približno 50μA. Mogućnost detekcije takvih niskonaponskih signala je ključna za dobijanje tačnih i pouzdanih merenja, posebno u primenama gde stvarna vrednost napona može biti zamagljenog šumom ili drugim interferencijama. Ova osetljivost osigurava da čak i najmanje fluktuacije napona mogu biti tačno izmerene, pružajući dragocene uvide u ponašanje elektrotehničkih šema.

• Niska potrošnja energije: Elektronski voltmetri uključuju vakuumsku cev ili tranzistor, oba koja poseduju osobine pojačavanja. Umjesto da se isključivo oslanjaju na mereni napon za rad, koriste dodatni izvor snage kako bi pokrenuli mehanizam defleksije kazaljke. Veličina merenog naponskog signala kontrolira defleksiju senzorske komponente, smanjujući snagu koja se povlači iz testirane šeme. Kao rezultat, ukupna potrošnja energije elektronskog voltmetra ostaje izuzetno niska. Ovaj energetski efikasan dizajn ne samo da produžava životni vijek instrumenta, već takođe smanjuje njegov uticaj na meračnu šemu, čime postaje pogodan za širok spektar primena, uključujući one gdje je kritično štednja energije.

• Široki frekvencijski opseg: Zahvaljujući upotrebi tranzistora, rad elektronskih voltmetara nije ograničen specifičnim frekvencijskim opsegom. Ovi versatile instrumenti mogu tačno meriti napone u širokom spektru, od vrlo niskih do ekstremno visokih frekvencija. Ova široka frekvencijska sposobnost omogućava elektronskim voltmetrima da se koriste u raznovrsnim primenama, poput analize sistemskih napajanja, šem procesiranja signala i brzih digitalnih elektronika. Bilo da meri sporo varijabilne DC komponente ili brzo oscilirajuće AC signale, elektronski voltmeteri mogu pružiti pouzdana i tačna čitanja napona, čime postaju neophodni alat za inženjere i tehničare koji rade u različitim granama elektronike.

Važno je napomenuti da elektronski voltmeteri mogu meriti snagu samo kada je šema zatvorena i struja teče kroz mjerilo. Ova operativna pretpostavka ističe potrebu za pravilnom konfiguracijom i konekcijom šeme kako bi se dobila tačna merenja snage koristeći ove instrumente.