Αρχή λειτουργίας του βολτόμετρου και τύποι βολτόμετρου
Τι είναι το Voltmeter;
Βολτόμετρο είναι ένας μετρητής τάσης. Ποια μετρά την τάση μεταξύ των δύο κόμβων. Γνωρίζουμε ότι η μονάδα δυνητικής διαφοράς είναι volts. Είναι λοιπόν ένα όργανο μέτρησης που μετρά τη δυνητική διαφορά μεταξύ των δύο σημείων.
Αρχή λειτουργίας του βολτόμετρου
Το κύριο αρχή του βολτόμετρου είναι ότι πρέπει να συνδεθεί παράλληλα στην οποία θέλουμε να μετρήσουμε την τάση. Χρησιμοποιείται παράλληλη σύνδεση επειδή: a βολτόμετρο είναι κατασκευασμένο με τέτοιο τρόπο ώστε να έχει πολύυψηλή τιμή αντίστασης. Έτσι, αν αυτή η υψηλή αντίσταση είναι συνδεδεμένη σε σειρά από την τρέχουσα ροή θα είναι σχεδόν μηδέν που σημαίνει ότι το κύκλωμα έχει ανοίξει.
Αν είναι συνδεδεμένο παράλληλα, από το φορτίοη αντίσταση έρχεται παράλληλα με την υψηλή αντίσταση του βολτόμετρου και συνεπώς ο συνδυασμός θα δώσει σχεδόν την ίδια αντίσταση που είχε το φορτίο. Επίσης σε παράλληλο κύκλωμα γνωρίζουμε ότι η τάση είναι ίδια, έτσι ώστε η τάση ανάμεσα στο βολτόμετρο και το φορτίο είναι σχεδόν ίδια και επομένως το βολτόμετρο μετρά την τάση.
Για ένα ιδανικό βολτόμετρο, έχουμε την αντίστασηνα είναι άπειρο και συνεπώς το ρεύμα να είναι μηδέν, ώστε να μην υπάρχει απώλεια ισχύος στο όργανο. Αλλά αυτό δεν είναι πρακτικά εφικτό, καθώς δεν μπορούμε να έχουμε ένα υλικό που έχει άπειρη αντίσταση.
Ταξινόμηση ή τύποι βολτόμετρου
Σύμφωνα με την αρχή της κατασκευής, έχουμε διαφορετικά τύπους βολτόμετρων, είναι κυρίως -
- Βαλβιτόμετρο κινητού πηνίου (PMMC) με μόνιμο μαγνήτη.
- Κινητό σίδερο (MI) βολτόμετρο.
- Τύπος ηλεκτρομαγνητικού βολτόμετρου.
- Τύπος ανορθωτή Βολτόμετρο
- Τύπος επαγωγής βολτόμετρο.
- Ηλεκτροστατικός τύπος βολτόμετρο.
- Ψηφιακό βολτόμετρο (DVM).
Ανάλογα με αυτό το είδος μετρήσεων που έχουμε, έχουμε -
- DC βολτόμετρο.
- AC Voltmeter.
Για DC βολτόμετρα Τα όργανα PMMC χρησιμοποιούνται, όργανο MI μπορείμετρήστε τόσο τις τάσεις AC και DC, τον τύπο ηλεκτροδυναμικού, το θερμικό όργανο μπορεί να μετρήσει τάσεις DC και AC. Οι μετρητές επαγωγής δεν χρησιμοποιούνται λόγω του υψηλού κόστους τους, της ανακρίβειας στη μέτρηση. Ο βολτόμετρο τύπου ανορθωτή, ηλεκτροστατικό και ψηφιακό βολτόμετρο (DVM) μπορεί να μετρήσει τόσο τις τάσεις AC όσο και DC.
PMMC Βολτόμετρο
Όταν ένας αγωγός μεταφοράς ρεύματος τοποθετείται σε ένα μαγνητικό πεδίο, μια μηχανική δύναμη δρα στον αγωγό, αν είναι συνδεδεμένη με ένα κινούμενο σύστημα, με την κίνηση του πηνίου, ο δείκτης κινείται πάνω από την κλίμακα.
Τα εργαλεία PMMC έχουν μόνιμους μαγνήτες. Είναι κατάλληλη για μέτρηση DC, διότι εδώ η εκτροπή είναι ανάλογη προς την τάση, επειδή η αντίσταση είναι σταθερή για ένα υλικό του μετρητή και, συνεπώς, αν η πολικότητα της τάσης αντιστραφεί, η κάμψη του δείκτη θα αντιστραφεί έτσι ώστε να χρησιμοποιείται μόνο για μέτρηση DC. Αυτός ο τύπος οργάνου ονομάζεται όργανο τύπου D'Arnsonval. Έχει τα πλεονεκτήματα της γραμμικής κλίμακας, η κατανάλωση ισχύος είναι χαμηλή, υψηλή ακρίβεια.
Σημαντικά μειονεκτήματα είναι -
Μετράει μόνο την ποσότητα DC, το υψηλότερο κόστος κ.λπ.
Οπου,
Β = πυκνότητα ροής σε Wb / m2.
i = V / R όπου V είναι η τάση προς μέτρηση και R είναι η αντίσταση του φορτίου.
l = μήκος του πηνίου σε m.
b = Πλάτος του πηνίου σε m.
N = Όχι στροφών στο πηνίο.
Επέκταση της περιοχής σε ένα βολτόμετρο PMMC
Στα βολτόμετρα PMMC έχουμε τη δυνατότητα να επεκτείνουμε επίσης το εύρος μέτρησης της τάσης. Απλά συνδέοντας αντίσταση σε σειρά με το μετρητή μπορούμε να επεκτείνουμε το φάσμα των μετρήσεων.
Αφήνω,
V είναι η τάση τροφοδοσίας σε βολτ.
Rv είναι η αντίσταση του βολτόμετρου στο Ohm.
R είναι η εξωτερική αντίσταση που συνδέεται σε σειρά σε ohm.
V1 είναι η τάση στο βολτόμετρο.
Στη συνέχεια, η εξωτερική αντίσταση που πρόκειται να συνδεθεί σε σειρά δίνεται από
MI Voltmeter
Τα όργανα MI σημαίνουν κινούμενο εργαλείο σιδήρου. Χρησιμοποιείται τόσο για μετρήσεις AC όσο και DC, επειδή η εκτροπή θ αναλογικού τετραγώνου της τάσης που υποθέτει ότι η αντίσταση του μετρητή είναι σταθερή, έτσι τι είναι πάντα η πολικότητα της τάσης, δείχνει κατεύθυνση εκτροπή, περαιτέρω ταξινομούνται με δύο τρόπους ,
- Τύπος έλξης.
- Τύπος απόφραξης.
Πού, εγώ είμαι το συνολικό ρεύμα που ρέει στο κύκλωμα στο Amp. Ι = ν / Ζ
Όπου, V είναι η τάση που πρέπει να μετρηθεί και Z είναι η σύνθετη αντίσταση του φορτίου.
Το L είναι η αυτεπαγωγή του πηνίου στον Henry.
θ είναι η εκτροπή στο Radian.
Τύπος έλξης MI Αρχή μέσου
Αν ένας μη μαγνητισμένος μαλακός σίδηρος είναι τοποθετημένος στομαγνητικό πεδίο, προσελκύεται προς το πηνίο, αν ένας δείκτης συνδέεται με τα συστήματα και το ρεύμα διέρχεται από ένα πηνίο ως αποτέλεσμα της εφαρμοζόμενης τάσης, δημιουργεί ένα μαγνητικό πεδίο το οποίο προσελκύει κομμάτι σιδήρου και δημιουργεί ροπή εκτροπής ως αποτέλεσμα ο δείκτης που κινείται πάνω από την κλίμακα.
Τύπος απόρριψης Αρχή οργάνου MI
Όταν δύο κομμάτια σιδήρου μαγνητίζονται με τα ίδιαπολικότητα με τη διέλευση ενός ρεύματος το οποίο επιτυγχάνεται με την εφαρμογή τάσης στο βολτόμετρο, από ό, τι συμβαίνει μεταξύ της απώθησης μεταξύ τους και ότι η απόρριψη παράγει μια ροπή εκτροπής λόγω της οποίας κινείται ο δείκτης.
Τα πλεονεκτήματα είναι ότι μετρά τόσο AC και DC, είναι φτηνά, χαμηλά σφάλματα τριβής, Robust κλπ. Χρησιμοποιείται κυρίως στην μέτρηση AC επειδή στο σφάλμα μέτρησης DC θα οφείλεται περισσότερο στην υστέρηση.
Τύπος βολτόμετρου ηλεκτροδυναμικού τύπου
Τα όργανα ηλεκτροδυναμικών μετρητών χρησιμοποιούνται επειδή έχουν την ίδια βαθμονόμηση τόσο για AC όσο και για DC, δηλαδή εάν βαθμονομηθούν με DC, τότε και χωρίς βαθμονόμηση μπορούμε να μετρήσουμε τον AC.
Τύπος ηλεκτροδυναμικού τύπου Βολτόμετρο
Έχουμε δύο πηνία, σταθερά και κινούμενα πηνία. Εάν εφαρμοσθεί μία τάση στα δύο πηνία, ως αποτέλεσμα της οποίας το ρεύμα ρέει δύο πηνία, θα παραμείνει στη μηδενική θέση λόγω της ανάπτυξης ίσης και αντίθετης ροπής. Εάν η κατεύθυνση μιας ροπής στρέψεως αντιστραφεί καθώς το ρεύμα στο πηνίο αντιστρέφει, παράγεται μια μη κατευθυνόμενη ροπή.
Για το βολτόμετρο, η σύνδεση είναι παράλληλη και οι σταθεροί και κινητοί πηνία συνδέονται σε σειρά με μη επαγωγική αντίσταση.
φ = 0 όπου φ είναι η γωνία φάσης.
Πού, εγώ είμαι η ποσότητα του ρεύματος που ρέει στο κύκλωμα σε Amp = V / Z.
V και Z είναι οι εφαρμοζόμενες τάσεις και η αντίσταση του πηνίου αντιστοίχως.
M = Αμοιβαία επαγωγή του πηνίου.
Δεν έχουν σφάλματα υστέρησης, μπορούν να χρησιμοποιηθούν τόσο για μετρήσεις AC όσο και DC, τα κύρια μειονεκτήματα είναι η χαμηλή αναλογία ροπής / βάρους, η υψηλή απώλεια τριβής, τα ακριβά από άλλα όργανα κλπ.
Ανορθωτικό βολτόμετρο
Ανορθωτική αρχή βολτόμετρου
Χρησιμοποιούνται για μετρήσεις AC ή DC. Για τη μέτρηση DC πρέπει να συνδέσουμε έναν μετρητή PMMC ο οποίος μετρά την παλμική τάση συνεχούς ρεύματος η οποία μετρά την ανορθωμένη τάση η οποία συνδέεται μέσω του ανορθωτή γέφυρας.
Πλεονεκτήματα του Voltmeter Ανορθωτή
- Μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε υψηλή συχνότητα.
- Έχει ομοιόμορφη κλίμακα για τις περισσότερες σειρές.
Μειονεκτήματα της ύπαρξης σφάλματος λόγω της μείωσης της θερμοκρασίας στην ευαισθησία στην λειτουργία AC.
Ψηφιακά βολτόμετρα (DVM)
Ψηφιακή αρχή βολτόμετρων (DVM)
Το ψηφιακό βολτόμετρο είναι ένα εργαλείο που μπορείδεν δίνουν την τάση εξόδου όχι με παραμόρφωση, αλλά δείχνουν άμεσα την τιμή. Είναι ένα πολύ καλό εργαλείο για τη μέτρηση της τάσης καθώς εξαλείφει πλήρως το σφάλμα που οφείλεται στην παραλλαξία, η προσέγγιση κατά τη μέτρηση, η ανάγνωση υψηλής ταχύτητας μπορεί να γίνει και μπορεί επίσης να αποθηκευτεί στη μνήμη για περαιτέρω ανάλυση. Η βασική αρχή είναι ότι η τιμή μετριέται με την ίδια διάταξη κυκλώματος, αλλά αυτή η τιμή δεν χρησιμοποιείται για την εκτροπή του δείκτη, αλλά τροφοδοτείται στον αναλογικό προς ψηφιακό μετατροπέα και εμφανίζεται ως ψηφιακή τιμή.
Ηλεκτροστατικά όργανα
Αρχή ηλεκτροστατικών οργάνων
Όταν το ηλεκτρικό πεδίο που δημιουργείται από τα φορτισμένα σωματίδια αφήνεται να δράσει στους αγωγούς που φορτίζεται από το ρεύμα παράγεται ροπή εκτροπής. Αυτό μπορεί να γίνει χρησιμοποιώντας-
- Δύο ηλεκτρόδια τα οποία είναι αντίθετα φορτισμένα στα οποία το ένα είναι σταθερό και το άλλο είναι κινητό.
- Δύναμη μεταξύ δύο ηλεκτροδίων που προκαλεί περιστροφική κίνηση του κινούμενου ηλεκτροδίου.
Όπου, V είναι η τάση που πρέπει να μετρηθεί σε volts, C είναι η τιμή της χωρητικότητας σε farad και θ είναι η εκτροπή σε ακτίνια.
Πλεονεκτήματα του χαμηλού ηλεκτροστατικού μετρητήκατανάλωση ρεύματος, μπορεί να χρησιμοποιηθεί τόσο για ποσότητες AC όσο και DC, χωρίς απώλεια υστέρησης, χωρίς σφάλμα μαγνητικού πεδίου. Μειονεκτήματα είναι ότι έχει μη ομοιόμορφη κλίμακα, χαμηλή λειτουργική δύναμη, έχει επεκτατική και το μέγεθος είναι μεγάλο και η κατασκευή του δεν είναι εύρωστη.