Voltmeeter

Allikas: Vikipeedia
Voltmeetri tingmärk
Kilbivoltmeeter
Digivoltmeeter

Voltmeeter on mõõteriist pinge mõõtmiseks.

Voltmeetri näit väljendub voltides või selle kord- ja osaühikutes (vt Ühikute detsimaaleesliited). Vajaliku mõõtepiirkonna saamiseks ühendatakse mõõtemehhanismiga jadamisi sobiva suurusega eeltakisti või kasutatakse pingejagurit (attenuaatorit).

Voltmeeter ühendatakse mõõdetava vooluahelaga rööbiti, s.t voltmeetri klemmid ühendatakse ahelaelemendi otste või ahelaosa punktidega, millevahelist pinget on vaja teada saada. Alalispinge mõõtmisel tuleb silmas pidada ka polaarsust (st. valida õige polaarsus või jälgida näidu suunda, kui on tegemist kahepolaarse ehk nulliga keskel mõõtemehhanismiga) ehk nulliga keskel .

Ideaalse voltmeetri sisendtakistus on lõpmata suur, nii et ta ei mõjuta mõõdetavat vooluahelat. Esimesed voltmeetrid olid elektrostaatilised, need valmistati elektromeetri edasiarendusena ja võeti kasutusele pärast voldi kehtestamist pinge mõõtühikuks (1861. aastal).[1] Nende mõju mõõdetavale ahelale oli praktiliselt olematu.

Enamus kasutatavaid voltmeetreid võtavad mõõdetavast ahelast teatavat voolu, mis läbib voltmeetrit või tema sisendahelat. Otsetoimega osutvoltmeetril on sise(nd)takistuseks nt pöördpooli takistuse ja eeltakisti takistuse summa. Seega on sisendtakistus sellistel voltmeetritel seda suurem, mida suurem on pingemõõtepiirkond.

Voltmeetreid on pikka aega teostatud otsetoimega osutriistadena, mille mõõtemuunduriks on magnetelektriline (pöördpool-), elektromagnetiline või elektrodünaamiline mõõtemehhanism (vt Osutiriistade mõõtemehhanismid).

1920ndatel aastasel hakati kasutama elektroonseid voltmeetreid, milles mõõdetav pinge antakse sisendpingejaguri kaudu elektronvõimendile. Selliste voltmeetrite puhul võivad mõõtepiirkonnad alata millivoltidest või veelgi madalamalt, sõltuvalt kasutatud võimendi võimendusteguri suurusest. Vahelduvpinge alaldamist teostatakse mõõtealaldi ehk mõõtedetektori abil.

Selliste nn. analoogvoltmeetrite eeliseks on näidu ülevaatlikkus, aga samuti muutuste visuaalse jälgimise võimalikkus. Puuduseks on aga numbrilise lugemi saamise tülikus ja vea tekkimise suur võimalikkus selle juures, näiteks skaalajaotuste interpreteerimisel.

Tänapäeval on üldiselt kasutusel digitaalvoltmeetrid, milles mõõtetulemus esitatakse numbrilisel kujul. Nii nagu elektroonsetes analoogvoltmeetrites, antakse mõõdetav analoogpinge suure takistusega (tüüpiliselt 10 MΩ) sisendiga võimendisse tavaliselt läbi sisendisse ühendatud pingejaguri. Attenueeritud ja võimendatud signaal antakse edasi seadisesse (tavaliselt mikrokontrollerisse), milles analoogsignaal muundatakse digitaalseks (tihti kahendkoodiks või ka kahend-kümnendkoodiks) ja edastatakse vajalikul viisil töödeldud kujul mõõtetulemuse visuaalseks esitamiseks numbernäiduna valgusdioodidel põhinevale või LCD-näidikule. Keerukama ekraani (display, screen) kasutamise korral võidakse sellel esitada palju enam informatsiooni, sealhulgas ka analoognäidu imitatsiooni.

Digitaalvoltmeeter võimaldab tavaliselt mõõta nii alalis- kui ka vahelduvpinget (ka selle efektiivväärtust). Piiravaks töösagedusala osas on siin kasutatav võendamissagedus. Reeglina piirdutakse helisageduste alaga, mida on mõningal määral laiendatud kõrgemate sageduste suunas. Vastavalt peavad siis olema laia töösagedusalaga ka sisendis kasutatavad pingejagurid ja võimendid. Kõrgematel sagedustel võidakse, nagu analoogvoltmeetriteski, kasutatada vahelduvpinge alaldamist analoogosas mõõtealaldi ehk mõõtedetektori abil.

Efektiivväärtuse mõõtmiseks peab mõõtedetektor olema efektiivväärtuse detektor (ruutdetektor).

Ssünkroondetekteerimise kasutamisel saadakse sünkroonvoltmeeter (lock-in voltmeter), mis koos fasomeetriga kasutamisel annab vektorvoltmeetri, mis mõõdab moodulit ja faasi. Nende järgi saab arvutada ka vektori ortogonaalsed komponendid.

Faasitundliku detekteerimise kasutamisel saadakse mõõtmistulemused, mis vastavad pinge vektori ortogonaalsetele komponentidele - sünfaassele ja kvadratuursele komponendile ehk reaal- ja imaginaarosale (pinge nn. kompleksparameetrid). Nende järgi saab arvutada ka mooduli ja faasi. Tavaliselt nimetatakse just sellist voltmeetrit vektorvoltmeetriks.

Toodetakse ka mõõteriistu, mis automaatselt valivad mõõtepiirkonna vastavalt mõõdetava pinge väärtusele, fikseerivad piirnäite, hoiavad mõõtetulemuse mingi hetkväärtust püsivana näidikul ("mäletavad" tulemust).

Paljudel juhtudel on voltmeeter ostsilloskoopi sisse ehitatud. Sellisel juhul on võimalik ekraanil ka näha mõõdetava pinge ajalist esitust, s.t. laine kuju.

Veelgi keerukamad voltmeetrina kasutatavad mõõteriistad on spektrianalüsaatorid.

Numbernäidu puudus analoog- ehk skaalanäiduga võrreldes ilmneb siis, kui on vaja jälgida pinge ajalist muutumist (nt seadistustoimingutel, helitehnikas (audioelektroonikas), füüsikalistel mõõtmistel jne). Selleks sobivad digivoltmeetreid, millel on lisaks numbernäidikule ka analoogskaalaga näidik.

Viited[muuda | muuda lähteteksti]

  1. ENE, 10. kd, 1998, lk 486

Vaata ka[muuda | muuda lähteteksti]