Електронний вольтметр

Визначення та принцип роботи електронного вольтметра

Визначення: Електронний вольтметр — це тип вольтметра, який використовує підсилювач для підвищення своєї чутливості. Це універсальний прилад, призначений для вимірювання напруги в пристроях змінного (AC) і постійного (DC) струму. Благодіяючи своїй високій входній опорі, електронний вольтметр може надавати точні показники напруги, що робить його переваговою вибором у різних електричних та електронних застосуваннях.

Традиційні вольтметри з рухомим катушковим механізмом часто мають проблеми з виявленням сигналів низької напруги. Електронний вольтметр ефективно подолує цю обмеженість. Його висока входна імпеданс дозволяє йому виявляти надзвичайно слабкі електричні сигнали, забезпечуючи точне вимірювання. Висока імпеданс означає, що вольтметр представляє значну опору до входного живлення, мінімізуючи завантаження на керовану схему.

Електронні вольтметри можуть використовувати транзистори або лампові прилади як активні компоненти. Транзисторні вольтметри (TVMs) зазвичай мають високі характеристики опору, що робить їх непридатними для вимірювання постійного струму. Натомість, лампові вольтметри (VVMs) мають відносно нижчу опору, що робить їх більш придатними для деяких завдань вимірювання струму, окрім вимірювання напруги.

Принцип роботи електронного вольтметра

Основний принцип роботи електронного вольтметра базується на тому, що величина вимірюваної напруги прямо пропорційна відхиленню стрілки на приладі. Стрілка монтується на каліброваній шкалі, і положення, до якого вона відхиляється, точно вказує на величину входної напруги.

На відміну від вольтметрів з рухомим катушковим механізмом, які витягують відносно велику кількість енергії з вимірюваної схеми, що може призводити до помилок в показниках через завантаження схеми, електронні вольтметри ефективно вирішують цю проблему. Їхня конструкція з високою імпедансом забезпечує мінімальне витягання енергії з схеми, що дозволяє точні та надійні вимірювання напруги в широкому спектрі застосувань.

Електронний вольтметр: принцип роботи та класифікація

У електронному вольтметрі відхилення стрілки здійснюється за допомогою допоміжного підсилювального контуру. Вихідні напруги цього підсилювача дуже близько відображають рівні напруг вимірюваної схеми. Ключово, що мінімальна додаткова енергія проходить через механізм відхилення. Ця особливість дизайну забезпечує, що прилад може надавати дуже точні показники, зменшуючи можливість помилок, пов'язаних з енергетичними перешкодами або завантаженням схеми, що вимірюється.

Типи електронних вольтметрів

Електронні вольтметри можна загалом розподілити на два відрізняються типи:

Аналоговий електронний вольтметр

Аналоговий електронний вольтметр характеризується тим, що його вихід відображається через відхилення стрілки на каліброваній шкалі. Цей тип вимірювального приладу має високу опору схеми, що мінімізує його вплив на вимірювану схему. Він використовує електронний підсилювач для регулювання та обробки входних сигналів.

Аналоговий електронний вольтметр можна поділити на основі типу напруги, яку він вимірює:

• Аналоговий електронний вольтметр AC: спеціально спроектований для вимірювання напруги змінного струму, він точно вловлює коливальні властивості сигналів AC та переводить їх у відповідне відхилення стрілки на шкалі.

• Аналоговий електронний вольтметр DC: призначений для вимірювання напруги постійного струму, він надає стабільне та надійне відображення сталих рівнів напруги, що робить його придатним для широкого спектра систем та компонентів, підключених до DC.

Цифровий електронний вольтметр та переваги електронних вольтметрів

Цифровий електронний вольтметр

Цифровий електронний вольтметр — це тип приладу, який надає цифровий вихід для виміряної напруги, відображаючи результат у числовому форматі. Знищуючи потребу у ручному тлумаченні стрілки на шкалі, цифрові електронні прилади ефективно зменшують помилки, викликані людиною, зокрема паралаксні помилки. Оскільки показники відображаються безпосередньо як числа, вони надають більшу точність та ясність, забезпечуючи більш точні та послідовні вимірювання напруги.

Переваги електронного вольтметра

Електронні вольтметри мають кілька значних переваг, що роблять їх незамінними інструментами у електричних та електронних вимірюваннях:

• Виявлення сигналів низького рівня: Обладнані підсилювачами, електронні вольтметри розроблені для мінімізації помилок завантаження, що дозволяє їм виявляти надзвичайно слабкі електричні сигнали. Ці підсилювачі достатньо чутливі, щоб виявити сигнали, які створюють струм близько 50μA. Здатність виявляти такі сигнали низького рівня важлива для отримання точних та надійних вимірювань, особливо в застосуваннях, де справжня величина напруги може бути прихована шумом або іншими перешкодами. Ця чутливість забезпечує, що навіть найменші коливання напруги можуть бути точно виміряні, надаючи цінні відомості про поведінку електричних схем.

• Низьке споживання енергії: Електронні вольтметри включають лампові прилади або транзистори, які мають властивості підсилення. Замість того, щоб полагодитися лише на вимірювану напругу для роботи, вони використовують допоміжне джерело живлення для керування механізмом відхилення стрілки. Масштаб вимірюваної напруги контролює відхилення сенсорного елемента, зменшуючи потужність, яку витягується з вимірюваної схеми. В результаті загальне споживання енергії електронної схеми вольтметра залишається надзвичайно низьким. Цей енергоефективний дизайн не тільки продовжує термін служби приладу, але й мінімізує його вплив на вимірювану схему, роблячи його придатним для широкого спектра застосувань, включаючи ті, де економія енергії є критичною.

• Широкий діапазон частот: Благодіяючи використанню транзисторів, функціонування електронних вольтметрів не обмежується конкретним діапазоном частот. Ці універсальні прилади можуть точно вимірювати напруги в широкому спектрі, від дуже низьких до надзвичайно високих частот. Ця широка частотна здатність дозволяє електронним вольтметрів використовуватися в різноманітних застосуваннях, таких як аналіз систем живлення, схем обробки сигналів та високоскоростної цифрової електроніки. Будь-то вимірювання повільно змінних DC-компонентів або швидко осцилюючих AC-сигналів, електронні вольтметри можуть надавати надійні та точні показники напруги, роблячи їх незамінним інструментом для інженерів та техніків, які працюють у різних галузях електроніки.

Варто зазначити, що електронні вольтметри можуть вимірювати потужність лише тоді, коли схема замкнута, і струм проходить через прилад. Це оперативне вимога підкреслює необхідність правильного конфігурування та з'єднаності схеми для отримання точних вимірювань потужності за допомогою цих приладів.