ولت متر دیجیتال چیست و اصل کار ولت متر دیجیتال

مزایای مرتبط با ولت متر دیجیتال

• خواندن DVM آسان است زیرا خطاهای مشاهده در اندازه گیری انجام شده توسط اپراتورها را برطرف می کند.
• خطای ناشی از اختلاف منظر و تقریب کاملاً برطرف شده است.
• خوانش را می توان خیلی سریع انجام داد.
• خروجی را می توان برای ذخیره سازی و محاسبات آینده به دستگاه های حافظه داد.
• همه کاره و دقیق
• کم حجم و ارزان
• نیاز به توان کم
• قابلیت حمل

اصل کار ولت متر دیجیتال

اصل اصلی ولت متر این است که باید به طور موازی متصل شود که می خواهیم ولتاژ را اندازه گیری کنیم. اتصال موازی به این دلیل استفاده می شود که ولت متر به گونه ای ساخته می شود که مقاومت بسیار بالایی داشته باشد. بنابراین اگر این مقاومت بالا به صورت سری متصل شود جریان تقریباً صفر خواهد بود که به معنای باز بودن مدار است.

اگر به صورت موازی متصل شود ، مقاومت امپدانس بار با مقاومت زیاد ولت متر موازی می شود و بنابراین ترکیب تقریبا همان امپدانس بار را دارد. همچنین در مدار موازی می دانیم که ولتاژ یکسان است بنابراین ولتاژ بین ولت متر و بار تقریباً یکسان است و از این رو ولت متر ولتاژ را اندازه گیری می کند.
برای یک ولت متر ایده آل ، ما باید مقاومت بینهایت باشیم و از این رو جریان رسم شده صفر است بنابراین هیچ گونه افت برق در دستگاه وجود نخواهد داشت. اما این عملاً قابل دستیابی نیست زیرا ما نمی توانیم ماده ای داشته باشیم که مقاومت بی نهایت داشته باشد.

طرز کار ولت متر

نمودار بلوک یک ولت متر دیجیتال ساده در شکل نشان داده شده است.
توضیح بلوک های مختلف
سیگنال ورودی: در اصل سیگنال است یعنی ولتاژ قابل اندازه گیری است.
ژنراتور پالس: در واقع این یک منبع ولتاژ است. برای تولید نبض مستطیل شکل از دیجیتال ، آنالوگ یا هر دو تکنیک استفاده می کند. عرض و فرکانس پالس مستطیل شکل توسط مدارهای دیجیتال درون ژنراتور کنترل می شود در حالی که دامنه و زمان افزایش و سقوط توسط مدارهای آنالوگ کنترل می شود.

AND gate: فقط زمانی خروجی بالا می دهد که هر دو ورودی زیاد باشند. هنگامی که یک پالس قطاری همراه با پالس مستطیل به آن تغذیه می شود ، خروجی ما را با پالس های قطاری با مدت مشابه پالس مستطیل از مولد پالس برای ما فراهم می کند.

NOT gate: خروجی AND را وارونه می کند.

نمایش دهدهی (Decimal Display) : تعداد پالس ها را محاسبه می کند و از این رو مدت زمان را نشان می دهد و پس از کالیبره کردن مقدار ولتاژ را بر روی صفحه نمایش LED یا LCD نشان می دهد.

اکنون ما در شرایطی هستیم که عملکرد ولت متر دیجیتال را به شرح زیر درک می کنیم:

• سیگنال ولتاژ ناشناخته به مولد پالس تغذیه می شود که یک پالس تولید می کند که عرض آن متناسب با سیگنال ورودی است.
• خروجی مولد پالس به یک پایه دروازه AND تغذیه می شود.
• سیگنال ورودی به پای دیگر دروازه AND یک قطار پالسی است.
• خروجی AND دروازه مثبت تحریک شده ای است با طول پهنای پالس تولید شده توسط مولد پالس.
• این قطار محرک مثبت به اینورتر تغذیه می شود که آن را به قطار منفی تحریک شده تبدیل می کند.
• خروجی اینورتر به یک شمارنده تغذیه می شود که تعداد ماشه ها را در مدت زمان متناسب با سیگنال ورودی یعنی ولتاژ تحت اندازه گیری محاسبه می کند.
• بنابراین ، می توان شمارنده را کالیبره کرد تا ولتاژ را مستقیماً به ولت نشان دهد.

ما می توانیم از کار ولت متر دیجیتال استفاده کنیم که این چیزی نیست جز مبدل آنالوگ به دیجیتال که سیگنال آنالوگ را به قطبی از پالس ها تبدیل می کند ، تعداد آنها متناسب با سیگنال ورودی است. بنابراین می توان با استفاده از هر یک از روش های تبدیل A / D ولت متر دیجیتال ایجاد کرد.

انواع ولت متر

ولت مترهای دیجیتال بر اساس روش تبدیل A / D :

• ولت متر دیجیتال نوع رمپ
• ولت متر یکپارچه ساز
• ولت مترهای دیجیتالی نوع پتانسیومتری
• ولت متر دیجیتالی نوع تقریب متوالی
• ولت متر دیجیتالی نوع تعادل پیوسته

انواع مختلف ولت متر با توجه به اصل ساخت 

• ولت متر سیم پیچ متحرک مگنت Parmanent (PMMC).
• ولت متر در حال حرکت آهن (MI).
• ولت متر نوع دینامومتر الکترو.
• ولت متر نوع یکسو کننده
• ولتاژ نوع القایی.
• ولت متر نوع الکترواستاتیک.
• ولت متر دیجیتال (DVM).

بسته به نوع اندازه گیری ما :

ولت متر DC
ولت متر AC

برای ولت مترهای DC از ابزار PMMC استفاده می شود ، ابزار MI می تواند ولتاژ AC و DC را اندازه گیری کند ، نوع الکترودینامومتر ، ابزار حرارتی نیز ولتاژ DC و AC را اندازه گیری می کند. کنتورهای القایی به دلیل هزینه زیاد ، عدم دقت در اندازه گیری ، استفاده نمی شوند. ولت متر نوع یکسوساز ، نوع الکترواستاتیک و همچنین ولت متر دیجیتال (DVM) می توانند ولتاژ AC و DC را اندازه گیری کنند.

ولت متر PMMC

هنگامی که هادی حامل جریان در یک میدان مغناطیسی قرار می گیرد ، یک نیروی مکانیکی به هادی وارد می شود ، اگر به یک سیستم متحرک متصل باشد ، با حرکت سیم پیچ ، اشاره گر بر روی مقیاس حرکت می کند.
تجهیزات PMMC دارای آهن ربا هستند. این برای اندازه گیری DC مناسب است زیرا در اینجا انحراف متناسب با ولتاژ است زیرا مقاومت برای ماده ای از متر ثابت است و بنابراین اگر قطب ولتاژ معکوس شود ، انحراف نشانگر نیز برعکس می شود بنابراین فقط برای اندازه گیری DC استفاده می شود. به این نوع دستگا ها از نوع D’Arnsonval گفته می شود. این دارای مزایای داشتن مقیاس خطی ، مصرف برق کم ، دقت بالا است.
معایب عمده آن عبارتند از:
این فقط مقدار DC ، هزینه بالاتر و غیره را اندازه گیری می کند.

جایی که،
B = چگالی شار در Wb/m² .
i = V / R که V ولتاژ اندازه گیری شده و R مقاومت بار است.
l = طول سیم پیچ در متر.
b = عرض سیم پیچ در متر.
N = بدون چرخش در سیم پیچ.

گسترش دامنه در یک ولت متر PMMC

در ولت مترهای PMMC ما امکان افزایش دامنه اندازه گیری ولتاژ را نیز داریم. فقط اتصال یک مقاومت به صورت سری با متر می تواند دامنه اندازه گیری را افزایش دهد.

V ولتاژ تغذیه در ولت است.
Rv مقاومت ولت متر در اهم است.
R مقاومت خارجی است که به صورت سری در اهم وصل می شود.
V1 ولتاژ روی ولت متر است.
سپس مقاومت خارجی که به صورت سری وصل می شود توسط داده می شود

ولت متر

تجهیزات های MI به معنای حرکت ساز آهنی است این برای اندازه گیری AC و DC استفاده می شود ، زیرا انحراف θ مربع متناسب ولتاژ با فرض ثابت بودن امپدانس متر ، بنابراین قطب ولتاژ هر چه باشد ، این نشان دهنده انحراف جهت است ، بعلاوه آنها به دو روش دیگر طبقه بندی می شوند ،

• نوع کششی
• نوع دافعه

در کجا ، I کل جریان جاری در مدار در آمپر است. I = V / Z
در کجا ، V ولتاژ اندازه گیری می شود و Z امپدانس بار است.
L خود القایی سیم پیچ در هنری است.
θ انحراف در Radian است.

نوع کششی

اگر یک آهن نرم غیر مغناطیسی در میدان مغناطیسی قرار گیرد ، به سمت سیم پیچ جذب می شود ، اگر یک نشانگر به سیستم متصل شود و جریان در اثر ولتاژ اعمال شده از یک سیم پیچ عبور کند ، یک میدان مغناطیسی ایجاد می کند که آهن را جذب می کند قطعه و گشتاور انحرافی ایجاد می کند که در نتیجه آن اشاره گر بر روی مقیاس حرکت می کند.

نوع دافعه

وقتی دو قطعه آهن با قطبی یکسان با عبور جریانی مغناطیسی می شوند که با اعمال ولتاژ در عرض ولت متر دافعه بین آنها اتفاق می افتد و این دافعه گشتاور انحرافی ایجاد می کند که به دلیل آن اشاره گر حرکت می کند.
از مزایای آن این است که هم AC و هم DC را اندازه گیری می کند ، ارزان است ، خطاهای اصطکاک کم ، مقاوم و غیره است. عمدتا در اندازه گیری AC استفاده می شود زیرا در اندازه گیری DC خطای اندازه گیری بیشتر ناشی از پسماند است.

ولت متر نوع الکترودینامومتر

ابزارهای الکترودینامومتر به این دلیل استفاده می شوند که دارای کالیبراسیون یکسان برای AC و DC هستند ، یعنی اگر با DC کالیبره شود ، همچنین بدون کالیبراسیون می توانیم AC را اندازه گیری کنیم.

ولت متر نوع الکترودینامومتر

ما دو سیم پیچ ، سیم پیچ ثابت و متحرک داریم. اگر ولتاژی در دو سیم پیچ اعمال شود که در نتیجه آن جریان دو سیم پیچ جریان پیدا می کند ، به دلیل توسعه گشتاور برابر و مخالف ، در موقعیت صفر می ماند. اگر جهت یک گشتاور معکوس شود در حالی که جریان سیم پیچ معکوس می شود ، یک گشتاور بدون جهت تولید می شود.
برای ولت متر ، اتصال یک اتصال موازی است و هر دو سیم پیچ ثابت و متحرک به صورت سری با مقاومت غیر القایی متصل می شوند.
φ = 0 که φ زاویه فاز است

در کجا ، I مقدار جریان در مدار در آمپر = V / Z است.
V و Z به ترتیب ولتاژهای اعمال شده و امپدانس سیم پیچ هستند.
M = القا متقابل سیم پیچ.
آنها هیچ خطای پسماند ندارند ، می توانند برای اندازه گیری AC و DC استفاده شوند ، از معایب اصلی این است که نسبت گشتاور / وزن کم ، افت اصطکاک بالا ، گران تر از سایر ابزارها و غیره

ولت متر یکسو کننده

اصل ولت متر یکسو کننده

آنها برای اندازه گیری AC یا DC استفاده می شوند. برای اندازه گیری DC ما باید یک ولت متر PMMC متصل کنیم که ولتاژ DC ضربان دار را اندازه گیری می کند و ولتاژ اصلاح شده ای را که از طریق یکسو کننده پل متصل است اندازه گیری می کند.

مزایای ولت متر یکسو کننده

• در فرکانس بالا قابل استفاده است
• برای اکثر دامنه ها دارای مقیاس یکنواخت است.

معایب : داشتن خطا به دلیل کاهش دما در حساسیت در عملکرد AC.

ولت متر دیجیتال (DVM)

ولت متر دیجیتال ابزاری است که می تواند ولتاژ خروجی را نه با انحراف بلکه با نشان دادن مستقیم مقدار بدهد. این یک ابزار بسیار خوب برای اندازه گیری ولتاژ است زیرا خطای ناشی از اختلاف منظر را کاملاً از بین می برد ، تقریب در اندازه گیری ، خواندن با سرعت بالا انجام می شود و همچنین می تواند برای تجزیه و تحلیل بیشتر در حافظه ذخیره شود. اصل اصلی این است که مقدار با همان آرایش مدار اندازه گیری می شود اما از این مقدار برای منحرف کردن نشانگر استفاده نمی شود ، اما به مبدل آنالوگ به دیجیتال منتقل می شود و به عنوان مقدار دیجیتال نمایش داده می شود.

ولت متر الکترواستاتیک

هنگامی که اجازه داده می شود میدان الکتریکی ایجاد شده توسط ذرات باردار بر روی هادی هایی که توسط جریان شارژ می شوند عمل کند ، گشتاور انحرافی تولید می شود. این را می توان با استفاده از-

• دو الکترود متضاد شارژ می شوند که یکی از آنها ثابت و دیگری متحرک است.
• نیرو بین دو الکترود که باعث حرکت چرخشی الکترود در حال حرکت می شود.
  

در جایی که ، V ولتاژ قابل اندازه گیری در ولت است ، C مقدار خازن در فاراد و θ انحراف در رادیان است.
از مزایای ولت متر الکترواستاتیک که توان مصرفی کمی دارد ، می توان برای مقادیر AC و DC استفاده کرد ، بدون افت پسماند ، خطای میدان مغناطیسی نشتی نیست. معایب آن این است که دارای مقیاس غیر یکنواخت ، نیروی عملیاتی کم ، دارای گستردگی و اندازه بزرگ و همچنین ساخت آن مقاوم نیست.

ولت متر دیجیتال در حال حاضر نیز به دلیل ویژگی چند وظیفه ای بودن آن ، با مولتی متر دیجیتال جایگزین می شود ، یعنی می تواند برای اندازه گیری جریان ، ولتاژ و مقاومت استفاده شود. اما هنوز برخی از زمینه ها وجود دارد که از ولت متر دیجیتال جداگانه استفاده می شود.