ولت متر چیست ؟

ولت‌ متر چیست در پاسخ به این سوال می توان گفت که ولت متر ابزاری است که برای اندازه‌گیری ولتاژ بین دونقطه در یک مدار الکتریکی یا الکترونیکی استفاده می‌شود. به‌طورکلی هنگام تجزیه‌وتحلیل عملکرد مدارهای دنیای الکترونیک یا برای فهمیدن اینکه چرا یک مدار به‌درستی کار نمی‌کند، باید از ولت‌متر استفاده کرد. ولت‌ مترها در اشکال و اندازه‌های مختلف و همچنین، انواع آنالوگ یا دیجیتال وجود دارند.

ویژگی‌های ولت‌متر چیست؟

همان‌طور که اشاره شد، ولت‌متر ابزاری است که برای اندازه‌گیری اختلاف‌پتانسیل الکتریکی بین دونقطه در مدار الکتریکی استفاده می‌شود. ولت‌مترها اغلب مقاومت بالایی دارند، به‌طوری‌که مقدار جریان بسیار کمی از مدار می‌گیرند.

یکی از مهم‌ترین ویژگی‌هایی که ولت‌مترها باید داشته باشند، مقاومت داخلی بالا است. در این صورت، میزان جریان مصرفی بیش‌تر و توان دستگاه کمتر می‌شود. همچنین، ولت‌متر تغییرات ایجاد شده در مدار را بهتر و با دقت بالاتری نشان خواهد داد. بعضی از ولت‌مترها به شکل دیجیتالی هستند و مقادیر محاسبه شده را به‌صورت عددی نمایش می‌دهند.

اصول عملکرد ولت‌متر

عملکرد ولت‌متر مبتنی بر قانون اهم می‌باشد. قانون اهم بیان می‌کند که «ولتاژ دو سر یک مقاومت رابطه مستقیم با جریان گذرنده از آن دارد.» یعنی هنگامی که حداکثر مقیاس جریان از هر سنجه استانداردی عبور کند، دو سر آن دارای اختلاف‌پتانسیل خواهند بود.

نماد نمایش ولت‌متر دایره‌ای است که داخل آن حرف  Vنوشته شده است.

یک ولت‌متر همواره به‌صورت موازی با عنصری از مدار قرار می‌گیرد که می‌خواهیم ولتاژ‌ آن را اندازه بگیریم. روی یک ولت‌متر DC علامت‌های پلاریته درج شده است؛ بنابراین، باید ترمینال با علامت مثبت (+) ولت‌متر را به نقطه‌ای با ولتاژ بالاتر و ترمینال منفی (-) آن را به نقطه‌ای وصل کنیم که دارای ولتاژ کمتری می‌باشد. در این صورت، مقدار ولتاژ، صحیح محاسبه می‌شود.

در یک ولت‌متر AC علائم پلاریته وجود ندارد و می‌توان ترمینال‌های ولت‌متر را به طور دلخواه به نقاط موردنظر وصل کرد. البته، ولت‌مترهای AC نیز موازی با عنصری قرار می‌گیرند که می‌خواهیم اختلاف ولتاژ دو سر آن را محاسبه کنیم. با سری قراردادن یک مقاومت با آمپرمتر، می‌توان ولت‌متری با مقیاس ولتاژ بزرگ ساخت. به شکل زیر توجه کنید که این موضوع را نمایش می‌دهد.

فرمول ولتاژ

:در شکل بالا، مقاومت سری، ضرب‌کننده نام دارد و مقدار آن را می‌توان از فرمول زیر به دست آورد

در این فرمول، V نشان‌دهنده ولتاژ در حال اندازه‌گیری، Im بیانگر جریان تمام مقیاس، Rse بیانگر مقاومت سری و Vm بیانگر ولتاژ تمام مقیاس می‌باشد.

حساسیت ولتاژ

حساسیت ولتاژ برابر است با معکوس جریان لازم برای انحراف تمام مقیاس.

هر چه مقدار جریان سنجه کمتر باشد، حساسیت ولتاژ‌ بیش‌تر خواهد بود. مقاومت واقعی ولت‌متر برابر است با حاصل‌ضرب حساسیت در ولتاژ‌ کامل. مقاومت ولت‌متر همواره ثابت است، حتی هنگامی که قرائت ولتاژ یک قرائت مقیاس کامل نباشد.

کاربردهای ولت‌ متر

با پیشرفت تدریجی علم الکترونیک، ولت‌متر عمدتاً برای اهداف علمی، مصارف خانگی و… استفاده می‌شد. این بدان معنا است که ولت‌متر در تعدادی از لوازم‌خانگی که برای نیازهای روزمره ما استفاده می‌شوند، کاربرد دارد. همچنین، مدارهای مختلف برای حفظ جریان الکتریکی به مقادیر اختلاف‌پتانسیل متفاوتی نیاز دارند. این اختلاف‌پتانسیل با ولت‌متر اندازه‌گیری می‌شود.

ولت‌ متر می‌تواند برای اندازه‌گیری ولتاژ DC و AC سینوسی استفاده شود، اما وجود یک ولت‌ متر به‌عنوان یک ابزار اندازه‌گیری می‌تواند در حالت پایدار مدار تداخل ایجاد کند.

به‌طورکلی “ولت‌ متر” همان‌طور که از نامش هم پیداست، ابزاری است که برای اندازه‌گیری ولتاژ (V) استفاده می‌شود؛ ولتاژ شامل اختلاف‌پتانسیل موجود بین دونقطه از مدار است. ذکر این نکته ضروری است که برای اندازه‌گیری ولتاژ (اختلاف‌پتانسیل)، ولت‌ متر باید موازی با قطعه‌ای که می‌خواهید ولتاژ آن را اندازه‌گیری کنید، قرار گیرد.

ولت‌ مترها برای اندازه‌گیری افت ولتاژ نیز در مدار کاربرد دارند؛ به‌طورکلی می‌توان از آن‌ها برای اندازه‌گیری مجموع افت ولتاژ در دو یا چند نقطه در مدار استفاده کرد. به‌عنوان‌مثال، اگر یک ولت‌ متر را به پایانه‌های یک باتری خودرو (شارژ شده) متصل کنیم، 12.6 ولت را نشان می‌دهد؛ این یعنی اختلاف‌پتانسیل بین پایانه‌های مثبت و منفی باتری، 12.6 ولت است.

در سیم‌پیچ معمولی از یک سیم بسیار نازک استفاده می‌شود، درحالی‌که سیم‌پیچ متحرک از یک آهنربای دائمی ثابت استفاده می‌کند که در آن اجازه حرکت در میدان مغناطیسی آهنربا وجود دارد.

اکنون که متوجه شدید که ولت‌متر چیست، بهتر است که با کاربردهای آن آشنا شوید. به‌طورکلی، از ولت‌مترها فقط در بخش‌های صنعتی استفاده نمی‌شود و همچنین، کارکردن با آن نیز سخت نیست.

• هنگامی که در منزل، وسیله‌ای برقی مثل اتو کار نمی‌کند، اولین حدس ما این است که اتو خراب شده است، درحالی‌که ممکن است این‌طور نباشد. دراین‌خصوص، افراد این فرصت را دارند که با استفاده از ولت‌متر مقدار ولتاژ را اندازه بگیرند؛ درصورتی‌که میزان ولتاژ نشان‌داده‌شده در ولت‌متر بالا باشد، باید فوراً اتو را از برق بکشید.
• یکی دیگر از کاربردهای ولت‌متر در تشخیص مقدار شارژ باتری خودرو است. هنگامی که به جایی دسترسی ندارید، از این راه به‌آسانی عیب‌یابی خودرو امکان‌پذیر خواهد بود.

مواردی که ذکر شد، کاربردهای بسیار ساده ولت‌متر هستند.

همان‌طور که متوجه شدید، وجود ولت‌متر به‌عنوان یک عضو کمکی برای دستگاه‌های برقی موردنیاز می‌باشد.

کاربردهای تخصصی

• کاربرد ولت‌متر در خطوط انتقال

برای کاربردهای تخصصی ولت‌متر می‌توان به موارد بسیار زیادی اشاره کرد که از بین آن‌ها، استفاده از ولت‌متر در خطوط انتقال برق جهت اندازه‌گیری ولتاژهای بسیار بالا، اهمیت بیش‌تری دارد. در این زمان، ولت‌مترها را عایق می‌کنند تا از آسیب به افراد جلوگیری شود.

• کاربرد ولت‌متر در ریزپردازنده

همچنین، ولت‌مترهایی وجود دارند که ولتاژهای بسیار پایین را نیز اندازه‌گیری می‌کنند. به همین علت، از آن‌ها در وسایلی مانند تراشه‌های رایانه استفاده می‌شود.

از این ولت‌مترها به‌منظور جلوگیری از ایجاد سروصدا در مجاورت با وسایل الکتریکی استفاده می‌شود. به‌علاوه، آن‌ها از بروز بعضی نویزها که در اثر وجود هوا در تلفن‌های همراه یا رایانه‌ها ایجاد می‌شود، جلوگیری می‌کنند.

• کاربرد ولت‌متر در تعمیرات چیست؟

کاربرد ولت‌متر فقط به بخش صنعتی محدود نمی‌شود. همان‌طور که اشاره شد، از ولت‌مترها برای پیداکردن علت خرابی وسایل برقی و عیب‌یابی اتومبیل‌ها نیز استفاده می‌شود. داخل این دستگاه‌ها یک گالوانومتر سری با مقاومت به‌کاررفته است که مقدار جریان عبوری را مقاومت درونی ولت‌متر تعیین می‌کند.

انواع ولت‌متر

امروزه بسیاری از ولت‌مترها دیجیتال هستند و داده‌ها را به‌صورت عددی روی نمایشگر نشان می‌دهند. بااین‌حال، ولت‌ مترها انواع دیگری نیز دارند که آنالوگ نامیده می‌شوند. در این نوع ولت‌ مترها، یک پوینتر در یک‌جهت شروع به حرکت می‌کند و ولتاژ را در مقیاس نشان می‌دهد. به‌طورکلی ولت‌ مترهای دیجیتال بهتر هستند؛ زیرا دقت بالاتری نسبت به ولت‌ مترهای آنالوگ دارند. در ادامه این مطلب به بررسی این دو نوع ولت‌ متر می‌پردازیم.

• ولت‌ متر آنالوگ

یک ولت‌ متر آنالوگ اغلب برای اندازه‌گیری ولتاژ AC استفاده می‌شود. در این ولت‌ متر، عدد موردنظر به کمک یک پوینتر که روی مقیاس کالیبره ثابت شده است، نمایش داده می‌شود. به‌طورکلی حرکت پوینتر تحت‌تأثیر گشتاوری است که بر روی آن اثر می‌گذارد. مقدار گشتاور ایجاد شده با ولتاژ اندازه‌گیری شده متناسب است. یک گالوانومتر (جریان‌سنج) حساس که بخشی از سری‌های مقاومت آن دارای مقدار بالایی هستند، یک ولت‌ متر آنالوگ پایه را تشکیل می‌دهد. در این ولت‌مترها، کنتور باید مقاومت داخلی بالایی داشته باشد، در غیر این صورت، عملکرد مدار در طول آزمایش با کشیدن جریان قطع می‌شود. به‌صورت کلی، محدوده ولتاژ این ولت‌ متر به‌وسیله مقدار مقاومت سری و حساسیت گالوانومتر تعیین می‌شود.

از سوی دیگر، برای اندازه‌گیری ولتاژهای پایین، معمولاً از اسیلوسکوپ استفاده می‌شود. به‌طورکلی اسیلوسکوپ در جایی استفاده می‌شود که ولتاژ لحظه‌ای با جابه‌جایی عمودی نشان داده می‌شود. به‌صورت کلی، RF و AC، ولتاژ اوج خود را توسط اسیلوسکوپ اندازه‌گیری می‌کنند. سیم‌کشی، عایق‌ها و پروب‌های سنگین جهت ساخت کنتورها، برای اندازه‌گیری اختلاف‌پتانسیل بالا بسیار مهم هستند.

• ولت‌متر دیجیتال

نوع دیگری از ولت‌متر که برای اندازه‌گیری ولتاژ استفاده می‌شود، ولت‌متر دیجیتال است. یک ولت‌متر دیجیتال (DVM) ولتاژ ورودی را با تبدیل آن به مقدار دیجیتال اندازه‌گیری می‌کند و سپس ولتاژ را به‌صورت داده عددی نمایش می‌دهد.

عوامل مختلفی مانند امپدانس ورودی، دما و تغییرات ولتاژ منبع تغذیه بر روی دقت ولت‌ متر دیجیتال (DVM) تأثیر می‌گذارند. مقاومت ورودی ارزان‌قیمت‌ترین DVMها حدود 10 MΩ است. همچنین، مقاومت ورودی برای DVMهای دقیق حدود 1 GΩ یا بالاتر برای محدوده‌های ولتاژ پایین (زیر 20 ولت) است. به‌طورکلی DVM باید به طور دوره‌ای با یک استاندارد ولتاژ مانند سلول وستون، کالیبره شود تا از تلورانس‌های مشخص شده سازنده اطمینان حاصل شود.

• ولت‌ متر MI

ابتدا باید ذکر کنیم که MI مخفف Moving Iron است. به‌طورکلی ولت‌متر MI وسیله‌ای است که برای اندازه‌گیری ولتاژ AC و DC استفاده می‌شود. در این دستگاه انحراف با ولتاژ سیم‌پیچ رابطه مستقیم دارد. این نوع ولت‌متر خود به دو نوع تقسیم می‌شود که شامل MI نوع جاذبه و MI نوع دافعه می‌باشد.

• ولت‌ متر یکسوکننده

این نوع به طور گسترده در مدارهای AC برای اندازه‌گیری ولتاژ استفاده می‌شود. به‌طورکلی این ولت‌ متر با کمک یک‌سوساز جریان متناوب را به DC تبدیل می‌کند. سپس سیگنال DC تبدیل شده، با استفاده از ابزار PMMC اندازه‌گیری می‌شود.

• ولت‌ متر PMMC

ابتدا توجه کنید که PMMC مخفف Permanent Magnet Moving Coil است. این دستگاه به نام D’Arsonval meter یا همان گالوانومتر نیز شناخته می‌شود. همچنین، این ولت‌ متر جریان را در یک سیم‌پیچ با مشاهده انحراف زاویه‌ای سیم‌پیچ در یک میدان مغناطیسی یکنواخت اندازه‌گیری می‌کند. جریان در دستگاه PMMC به دلیل اندازه‌گیری و ولتاژ القا می‌شود و در نتیجه، انحراف پوینتر رخ می‌دهد. به‌صورت کلی ولت‌متر PMMC برای اندازه‌گیری ولتاژ DC استفاده می‌شود.

• ولت‌متر الکترو دینامومتر

این ولت‌متر برای اندازه‌گیری ولتاژ در هر دو مدار AC و DC استفاده می‌شود. همچنین، کالیبراسیون معمولاً برای هر دو اندازه‌گیری AC و DC یکسان نگه داشته می‌شود.

• ولت‌متر تقویت شده

ولت‌مترهایی هستند که حساسیت و مقاومت ورودی آن‌ها قابل‌افزایش یا کاهش است؛ البته، درصورتی‌که جریان موردنیاز برای انحراف پوینتر کنتور توسط تقویت‌کننده و منبع تغذیه تأمین شود، می‌توان این کار را انجام داد.

تفاوت ولت‌متر و مولتی‌متر

به‌طورکلی، وظیفه اصلی ولت‌متر و مولتی‌متر اندازه‌گیری ولتاژ است، ولی ویژگی‌ها و عملکردهای مختلفی دارند که در ادامه مورد بررسی قرار می‌گیرند.

• وظایف و اهداف

یک مولتی‌متر وظایف مختلفی را انجام می‌دهد و می‌تواند پارامترهایی مثل جریان، ظرفیت، اختلاف‌پتانسیل، فرکانس و… را اندازه‌گیری کند. در مقابل، ولت‌متر فقط اختلاف‌پتانسیل در 2 نقطه مدارهای الکتریکی را محاسبه می‌کند.

• اندازه‌گیری مستقیم مقاومت

مولتی‌متر می‌تواند مقاومت مدار را مستقیماً اندازه‌گیری کند و نیازی به آمپرمتر ندارد؛ اما ولت‌متر برای محاسبه مقاومت مدار باید از آمپرمتر استفاده نماید.

• بررسی ترانزیستورها و دیودها

شما می‌توانید از مولتی‌متر جهت بررسی ترانزیستورها و دیودها استفاده نمایید، ولی نمی‌توان از ولت‌متر برای بررسی ترانزیستورها و دیودها استفاده کرد.

همچنین، شما می‌توانید به‌جای ولت‌متر، از مولتی‌متر استفاده نمایید، اما عکس این کار امکان‌پذیر نیست.

• قیمت

به‌طورکلی، مولتی‌مترها گران‌قیمت هستند؛ زیرا قطعات گوناگونی برای اندازه‌گیری آیتم‌های مختلف دارند؛ درحالی‌که ولت‌مترها کاملاً مقرون‌به‌صرفه هستند، از جمله ولت‌متر دیجیتال.

• کاربردها

مولتی‌مترها کاربردهای بسیار زیادی برای انجام وظایف چندگانه خود دارند، درحالی‌که ولت‌مترها دارای کاربردهای مشخص و محدودی هستند.