Elektronisk voltmeter

Definition och fungerande av elektronisk spänningsmätare

Definition: En elektronisk spänningsmätare är en typ av spänningsmätare som använder en förstärkare för att öka sin känslighet. Det är ett mångsidigt instrument utformat för att mäta spänningar i både växelströms- (AC) och likströms- (DC) enheter. Tack vare sin höga ingångsmotstånd kan den elektroniska spänningsmätaren ge exakta spänningsvärden, vilket gör den till en föredragen valmöjlighet inom olika elektriska och elektroniska tillämpningar.

Traditionella rörliga spole-spänningsmätare har ofta svårt att upptäcka lågspännings-signaler. Den elektroniska spänningsmätaren överkommer effektivt denna begränsning. Dess höga ingångsimpedans möjliggör det att den upptäcker extremt svaga elektriska signaler, vilket säkerställer noggranna mätningar. Hög impedans innebär att spänningsmätaren visar betydande motstånd mot ingångsströmmen, vilket minimerar belastningseffekten på det testade kretsen.

Elektroniska spänningsmätare kan använda antingen transistorer eller vakuumrör som sina aktiva komponenter. Transistorbaserade spänningsmätare (TVM) visar vanligtvis höga motstånds-karakteristiker, vilket gör dem olämpliga för direktström-mätning. Å andra sidan har vakuumrörs-baserade spänningsmätare (VVM) relativt lägre motstånd, vilket gör dem mer lämpliga för vissa ström-mätuppgifter utöver spänningsmätning.

Fungerande av elektronisk spänningsmätare

Det grundläggande arbetssättet hos en elektronisk spänningsmätare bygger på principen att storleken på den mätta spänningen är direkt proportionell till pekarens avvikelse på instrumentet. Pekaren är monterad på en kalibrerad skala, och positionen till vilken den avveks anger precis magnituden av indatat spänning.

I motsats till rörliga spole-spänningsmätare, som drar en relativt stor mängd energi från den mätta kretsen, vilket potentiellt kan leda till fel i läsningen på grund av kretsbelastning, hanterar elektroniska spänningsmätare detta problem effektivt. Deras design med högt motstånd säkerställer minimal energiuttagning från den testade kretsen, vilket möjliggör exakta och tillförlitliga spänningsmätningar över ett brett spektrum av tillämpningar.

Elektronisk spänningsmätare: Funktionsprincip och klassificering

I en elektronisk spänningsmätare drivs pekarens avvikelse av en hjälpförstärkar-krets. Denna förstärkarens utgångsspänningar återspeglar nära de testade kretsens spänningsnivåer. Kritiskt är att ytterligare energi passerar genom avvikningsmekanismen i minimal mängd. Denna designfunktion säkerställer att mätaren kan ge mycket exakta läsningar, eftersom den minimerar risken för fel orsakade av energirelaterad störning eller belastningseffekter på den mätta kretsen.

Typer av elektronisk spänningsmätare

Elektroniska spänningsmätare kan grovt indelas i två distinkta typer:

Analog elektronisk spänningsmätare

En analog elektronisk spänningsmätare karakteriseras av att dess utdata indikeras genom pekarens avvikelse på en kalibrerad skala. Detta typ av spänningsmätinstrument har högt kretsmotstånd, vilket minimerar dess inverkan på den testade kretsen. Den använder en elektronisk förstärkare för att reglera och bearbeta ingångssignalerna effektivt.

Den analoga elektroniska spänningsmätaren kan vidare underdelas baserat på den typ av spänning den mäter:

• AC-analog elektronisk spänningsmätare: Specifikt utformad för att mäta växelströms-spänningar, den mäter korrekt den varierande naturen av AC-signalerna och översätter dem till en motsvarande pekars avvikelse på skalan.

• DC-analog elektronisk spänningsmätare: Anpassad för mätning av likströms-spänningar, den ger en stabil och tillförlitlig indikation av konstanta spänningsnivåer, vilket gör den lämplig för ett brett spektrum av DC-drivna elektriska system och komponenter.

Digital elektronisk spänningsmätare och fördelar med elektroniska spänningsmätare

Digital elektronisk spänningsmätare

En digital elektronisk spänningsmätare är en typ av instrument som ger en digital utdata för den mätta spänningen, presenterad i numerisk form. Genom att eliminera behovet av manuell tolkning av en pekare på en skala, reducerar digitala elektroniska instrument effektivt människor-orkestrerade fel, särskilt parallaxfel. Eftersom läsningarna direkt visas som siffror, erbjuder de större precision och klarhet, vilket säkerställer mer exakta och konsekventa spänningsmätningar.

Fördelar med elektronisk spänningsmätare

Elektroniska spänningsmätare erbjuder flera betydande fördelar som gör dem oersättliga verktyg inom elektriska och elektroniska mätningar:

• Mätning av lågnivå-signal: Utrustade med förstärkare, är elektroniska spänningsmätare utformade för att minimera belastnings-fel, vilket möjliggör att de upptäcker extremt svaga elektriska signaler. Dessa förstärkare är känsliga nog för att identifiera signaler som producerar en ström så låg som cirka 50μA. Förmågan att upptäcka sådana lågnivå-signaler är avgörande för att erhålla exakta och tillförlitliga mätningar, särskilt i tillämpningar där det sanna värdet av en spänning kan döljas av brus eller andra störningar. Denna känslighet säkerställer att även de minsta spänningsvariationerna kan mätas exakt, vilket ger värdefull information om elektriska kretsers beteende.

• Låg energiförbrukning: Elektroniska spänningsmätare inkluderar vakuumrörs- eller transistorkomponenter, båda med förstärkande egenskaper. Istället för att enbart lita på den mätta spänningen för drift, använder de en hjälpelektrisk källa för att driva mekanismen för pekarens avvikelse. Storleken på den mätta spänningen kontrollerar avvikelsen av sensor-elementet, vilket minimerar energin som dras från den testade kretsen. Som ett resultat blir den totala energiförbrukningen av den elektroniska spänningsmätarkretsen extremt låg. Denna energieffektiva design inte bara förlänger livslängden på instrumentet, utan minimerar också dess inverkan på den mätta kretsen, vilket gör det lämpligt för ett brett spektrum av tillämpningar, inklusive de där energibesparing är kritisk.

• Bred frekvensomfattning: Tack vare användningen av transistorer begränsas inte operationen av elektroniska spänningsmätare av en specifik frekvensomfattning. Dessa mångsidiga instrument kan exakt mäta spänningar över ett brett spektrum, från mycket låga frekvenser till extremt höga frekvenser. Denna breda frekvenskapacitet gör att elektroniska spänningsmätare kan användas i många olika tillämpningar, såsom analys av elkraftsystem, signalbehandlingskretsar och höghastighets-digitala elektronik. Oavsett om det gäller mätning av långsamt varierande DC-komponenter eller snabbt oscillerande AC-signaler, kan elektroniska spänningsmätare ge tillförlitliga och exakta spänningsläsningar, vilket gör dem till ett nödvändigt verktyg för ingenjörer och tekniker inom olika områden inom elektronik.

Det är viktigt att notera att elektroniska spänningsmätare endast kan mäta effekt när kretsen är sluten och ström flyter genom mätaren. Detta operativa krav belyser behovet av korrekt kretskonfiguration och anslutning för att erhålla exakta effektmätningar med dessa instrument.