الفولتميتر

تحتوي هذه المقالة على العديد من المشكلات. يُرجى المساعدة في تحسينها أو مناقشة هذه المشكلات على صفحة المناقشة . ( تعرف على كيفية ومتى يمكنك إزالة هذه الرسائل ) تحتاج هذه المقالة إلى مصادر إضافية للتحقق .الرجاء المساعدة في تحسين هذه المقالة عن طريق إضافة الاستشهادات إلى مصادر موثوقة . قد يتم الطعن في المواد غير الموثقة وإزالتها. ابحث عن المصادر:  "Voltmeter" – الأخبار  · الصحف  · الكتب  · العلماء  · JSTOR ( أبريل 2009 )( تعرف على كيفية ومتى يمكنك إزالة هذه الرسالة ) قام أحد المحررين بإجراء بحث ووجد أن هناك مصادر كافية لتحديد أهمية الموضوع . Please help improve this article by adding citations to reliable sources. Unsourced material may be challenged and removed. Find sources: "Voltmeter" – news · newspapers · books · scholar · JSTOR (February 2024) (Learn how and when to remove this message) (Learn how and when to remove this message)

الفولتميتر هو جهاز يستخدم لقياس فرق الجهد الكهربائي بين نقطتين في الدائرة الكهربائية . وهو متصل على التوازي . وعادة ما يكون له مقاومة عالية بحيث يأخذ تيارًا لا يُذكر من الدائرة.

تُحرك الفولتميترات التناظرية مؤشرًا عبر مقياس يتناسب مع الجهد المقاس ويمكن بناؤها من مقياس الجلفانومتر والمقاوم المتسلسل . يمكن للمقاييس التي تستخدم مكبرات الصوت قياس جهد ضئيل يبلغ ميكروفولت أو أقل. توفر الفولتميترات الرقمية عرضًا رقميًا للجهد باستخدام محول تناظري إلى رقمي .

تُصنع أجهزة قياس الفولتميتر بمجموعة واسعة من الأنماط، بعضها يعمل بالطاقة المنفصلة (مثل البطارية)، والبعض الآخر يعمل بالطاقة من مصدر الجهد المقاس نفسه. تُستخدم الأجهزة المثبتة بشكل دائم في لوحة لمراقبة المولدات أو الأجهزة الثابتة الأخرى. الأجهزة المحمولة، المجهزة عادةً لقياس التيار والمقاومة أيضًا في شكل مقياس متعدد، هي أجهزة اختبار قياسية تُستخدم في الأعمال الكهربائية والإلكترونية. يمكن عرض أي قياس يمكن تحويله إلى جهد على عداد معاير بشكل مناسب؛ على سبيل المثال، الضغط أو درجة الحرارة أو التدفق أو المستوى في مصنع معالجة كيميائية.

قد تتمتع الفولتميتر التناظرية للأغراض العامة بدقة تصل إلى بضعة في المائة من النطاق الكامل وتُستخدم مع الفولتات من جزء من الفولت إلى عدة آلاف من الفولتات. يمكن تصنيع العدادات الرقمية بدقة عالية، وعادة ما تكون أفضل من 1%. تتمتع أدوات الاختبار المعايرة خصيصًا بدقة أعلى، مع أجهزة معملية قادرة على القياس بدقة تصل إلى بضعة أجزاء من المليون. جزء من مشكلة صنع فولتميتر دقيق هو مشكلة المعايرة للتحقق من دقته. في المختبرات، تُستخدم خلية ويستون كجهد قياسي للعمل الدقيق. تتوفر مراجع الجهد الدقيق بناءً على الدوائر الإلكترونية.

في المخططات الكهربائية، يتم تمثيل الفولتميتر بالحرف V في دائرة، مع وجود خطين ناشئين يمثلان نقطتي القياس.

يمكن استخدام الجلفانومتر ذو الملف المتحرك كمقياس فولت عن طريق إدخال مقاومة على التوالي مع الجهاز. يحتوي الجلفانومتر على ملف من سلك رفيع معلق في مجال مغناطيسي قوي. عند تطبيق تيار كهربائي، فإن تفاعل المجال المغناطيسي للملف والمغناطيس الثابت يخلق عزم دوران، يميل إلى جعل الملف يدور. يتناسب عزم الدوران مع التيار عبر الملف. يدور الملف، ويضغط على زنبرك يعارض الدوران. وبالتالي فإن انحراف الملف يتناسب مع التيار، والذي يتناسب بدوره مع الجهد المطبق، والذي يُشار إليه بمؤشر على مقياس.

أحد أهداف تصميم الجهاز هو إزعاج الدائرة بأقل قدر ممكن، وبالتالي يجب أن يستهلك الجهاز الحد الأدنى من التيار للعمل. يتم تحقيق ذلك باستخدام مقياس كهربي حساس متصل على التوالي بمقاومة عالية، ثم يتم توصيل الجهاز بالكامل بالتوازي مع الدائرة التي يتم فحصها.

يمكن التعبير عن حساسية مثل هذا المقياس بـ "أوم لكل فولت"، وهو عدد أوم المقاومة في دائرة المقياس مقسومًا على القيمة المقاسة بالمقياس الكامل. على سبيل المثال، فإن المقياس الذي تبلغ حساسيته 1000 أوم لكل فولت سيسحب 1 مللي أمبير عند جهد المقياس الكامل؛ وإذا كان المقياس الكامل 200 فولت، فإن المقاومة عند أطراف الجهاز ستكون200000 أوم ، وعند النطاق الكامل، يسحب العداد 1 مللي أمبير من الدائرة قيد الاختبار. بالنسبة للأجهزة متعددة النطاقات، تختلف مقاومة الإدخال عند تبديل الجهاز إلى نطاقات مختلفة.

تستجيب الأجهزة ذات الملفات المتحركة ذات المجال المغناطيسي الدائم للتيار المستمر فقط. يتطلب قياس جهد التيار المتردد وجود مقوم في الدائرة بحيث ينحرف الملف في اتجاه واحد فقط. كما يتم تصنيع بعض الأجهزة ذات الملفات المتحركة بحيث يكون موضع الصفر في منتصف المقياس بدلاً من أحد طرفيه؛ وهذا مفيد إذا انعكس الجهد قطبيته.

تستخدم الفولتميترات التي تعمل وفقًا لمبدأ الكهروستاتيكي التنافر المتبادل بين لوحين مشحونين لانحراف مؤشر متصل بنابض. تستهلك هذه المقاييس تيارًا ضئيلًا ولكنها حساسة للجهد الذي يتجاوز حوالي 100 فولت وتعمل إما بالتيار المتناوب أو المستمر.

يمكن زيادة حساسية ومقاومة مدخل الفولتميتر إذا تم توفير التيار المطلوب لانحراف مؤشر العداد بواسطة مكبر ومصدر طاقة بدلاً من الدائرة قيد الاختبار. يوفر مكبر الصوت الإلكتروني بين المدخل والمقياس ميزتين؛ يمكن استخدام أداة ملف متحرك قوي، حيث لا يلزم أن تكون حساسيته عالية، ويمكن جعل مقاومة المدخل عالية، مما يقلل من التيار المسحوب من الدائرة قيد الاختبار. غالبًا ما يكون لدى الفولتميتر المكبر مقاومة مدخل تبلغ 1 أو 10 أو 20 ميغا أوم والتي لا تعتمد على النطاق المحدد. استخدم أحد الأشكال الشائعة لهذا الجهاز أنبوبًا مفرغًا في دائرة مكبر الصوت، لذلك كان يُطلق عليه فولتمتر الأنبوب المفرغ (VTVM). كانت هذه الأجهزة تعمل دائمًا تقريبًا بواسطة تيار خط التيار المتردد المحلي وبالتالي لم تكن محمولة بشكل خاص. تستخدم هذه الدوائر اليوم مكبرًا للحالة الصلبة باستخدام ترانزستورات تأثير المجال ، ومن ثم FET-VM، وتظهر في أجهزة القياس المتعددة الرقمية المحمولة بالإضافة إلى أدوات المختبرات والمقاعد. حلت هذه الأجهزة محل أجهزة القياس المتعددة غير المكبرة إلى حد كبير باستثناء أقل نطاقات الأسعار تكلفة.

تتعامل معظم أجهزة قياس الجهد المستمر والجهد المتردد وقياسات المقاومة مع أجهزة قياس الجهد المتردد الحديثة؛ وتضيف أجهزة قياس الجهد المتردد الحديثة قياسات التيار وكثيرًا من الوظائف الأخرى أيضًا. وهناك شكل متخصص من أجهزة قياس الجهد المتردد أو الفولتميتر المتردد. وهذه الأجهزة مُحسَّنة لقياس الجهد المتردد. وهي تتمتع بنطاق ترددي أوسع بكثير وحساسية أفضل من الأجهزة متعددة الوظائف التقليدية.

يقيس الفولتميتر الرقمي جهد دخل غير معروف عن طريق تحويل الجهد إلى قيمة رقمية ثم يعرض الجهد في شكل رقمي. عادةً ما يتم تصميم الفولتميتر الرقمي حول نوع خاص من المحولات التناظرية إلى الرقمية تسمى المحولات المتكاملة .

تتأثر دقة قياس DVM بالعديد من العوامل، بما في ذلك درجة الحرارة، ومقاومة الإدخال، واختلافات جهد مصدر الطاقة DVM. غالبًا ما يكون لدى DVMs الأقل تكلفة مقاومة إدخال في حدود 10 MΩ. يمكن أن تحتوي DVMs الدقيقة على مقاومة إدخال تبلغ 1 GΩ أو أعلى لنطاقات الجهد المنخفضة (على سبيل المثال أقل من 20 فولت). لضمان أن تكون دقة DVM ضمن التفاوتات المحددة من قبل الشركة المصنعة، يجب معايرتها بشكل دوري مقابل معيار الجهد مثل خلية Weston .

تم اختراع أول فولتميتر رقمي وإنتاجه بواسطة أندرو كاي من شركة Non-Linear Systems (ومؤسس شركة Kaypro لاحقًا ) في عام 1954. ^[1]

تستخدم أجهزة قياس الفولتميتر المتردد البسيطة مقومًا متصلًا بدائرة قياس تيار مستمر، والتي تستجيب للقيمة المتوسطة لشكل الموجة. يمكن معايرة العداد لعرض قيمة الجذر التربيعي المتوسط ​​لشكل الموجة، بافتراض وجود علاقة ثابتة بين القيمة المتوسطة لشكل الموجة المعدل وقيمة الجذر التربيعي المتوسط. إذا انحرف شكل الموجة بشكل كبير عن الموجة الجيبية المفترضة في المعايرة، فسيكون العداد غير دقيق، على الرغم من أنه بالنسبة لأشكال الموجة البسيطة يمكن تصحيح القراءة عن طريق الضرب بعامل ثابت. استخدمت دوائر "الجذر التربيعي المتوسط ​​الحقيقي" المبكرة محولًا حراريًا يستجيب فقط لقيمة الجذر التربيعي المتوسط ​​لشكل الموجة. تحسب الأجهزة الحديثة قيمة الجذر التربيعي المتوسط ​​عن طريق حساب مربع القيمة المدخلة إلكترونيًا، وأخذ المتوسط، ثم حساب الجذر التربيعي للقيمة. يسمح هذا بإجراء قياسات دقيقة للجذر التربيعي المتوسط ​​لمجموعة متنوعة من أشكال الموجة. ^[2]

• الأمبيرمتر
• فئة الدقة في القياسات الكهربائية
• القياسات الكهربائية
• مقياس الكهرباء
• معدات الاختبار الالكترونية
• علم القياس
• مقياس متعدد
• أوممتر
• مقياس الجهد (أداة قياس)
• الفولتميتر اللولبي
• مقسم الجهد
• فئة القياس

• فصل دوائر قياس التيار المستمر من دروس في الدوائر الكهربائية المجلد 1 كتاب التيار المستمر الإلكتروني المجاني وسلسلة دروس في الدوائر الكهربائية.