ولت‌ متر چگونه کار می‌کند؟ معرفی عملکرد دقیق دستگاه

ولت‌متر یکی از ابزارهای مهم برای اندازه‌گیری میزان ولتاژ در مدارهای الکتریکی است. در این وبلاگ ساتراپ دما، به‌زبان ساده توضیح می‌دهم که چگونه می‌توان کار کرد و چگونه می‌توان ولتاژ را با دقت اندازه گیری کرد.

ولت متر چیست؟

ولت‌متر یا ولت‌سنج (ولت‌متر) یکی از ابزارهای بسیار مهم و پرکاربرد در حوزه مهنداز ابزارهای بسیار مهم و پرکاربرد در حوزه مهندسی برق، الکترونیک، خودروسازی و بسیاری از صنایع وابسته به انرژی الکتریکی است که وظیفه اصلی آن اندازه گیری اختلاف پتانسیل الکتریکی یا همان ولتاژ بین دو نقطه از یک مدار است. این دستگاه می‌تواند ولتاژ را در دو نوع جریان مستقیم (DC) و متناوب (AC) اندازه‌گیری کند و اطلاعات بسیار و دقیق را در اختیار تکنسین‌ها و مهندسین قرار دهد تا عملکرد سیستم‌های سلامت، سیستم‌های کنترلی، تجهیزات الکترونیکی و منابع تغذیه بررسی شود.

ما در این مقاله در رابطه با سیستم DCS چیست؟ بررسی عملکرد و کاربردهای آن بطور مفصل صحبت کرده ایم.

ولت‌مترها در دو نوع آنالوگ و طراحی دیجیتال می‌شوند که هرکدام با نیاز، دقت، نوع کاربری و شرایط محیطی انتخاب می‌شوند. این ابزارها به نوع ساختار داخلی‌شان، دارای مقاومت ورودی بالا بوده و بدون برهم زدن عملکرد مدار، میزان ولتاژ را می‌دهند. در ولت‌مترهای حرفه‌ای، ویژگی‌هایی مانند اتورنج، حفاظت در برابر اضافه‌ولتاژ، فیلترهای دیجیتال و رابط کاربری پیشرفته نیز تعبیه شده است.

انواع ولت متر

ولت‌مترها بر اساس ساختار عملکرد، نوع نمایش و نوع ولتاژی که اندازه‌گیری می‌شوند، به دسته‌های تقسیم می‌شوند. شناخت انواع ولت‌متر به کاربر کمک می‌کند تا با نوع کاربرد و شرایط اندازه‌گیری، بهترین گزینه را انتخاب کنید. در ادامه به مهم‌ترین انواع ولت‌مترها اشاره می‌کنیم:

1. ولت‌متر آنالوگ (ولت متر آنالوگ)

این نوع ولت‌متر معمولاً از یک سیستم مکانیکی شامل یک گالوانومتر و مقاومت سری است تشکیلاز جمله ​تشکیل شده و نتیجه اندازه گیری را از طریق انحراف عقربه روی صفحه مدرج نشان می دهد. با استفاده از این نوع می‌توانم به مصرف انرژی کمتری بپردازم و بتوانیم لحظه‌های لحظه‌ای و نوسانات اشاره کنیم، اما نسبت به نوع دیجیتال و سختی دقیق آن دقت کنید.

2. ولت‌متر دیجیتال (ولت متر دیجیتال – DVM)

در این نوع، ال سی دی یا ولتاژ آنالوگ پس از تبدیل آنالوگ به دیجیتال (ADC)، به صورت نمایشگر LED نمایش داده می شود. این ولت‌مترها بسیار دقیق، سریع و مناسب برای کاربردهای صنعتی، تحقیقاتی و آزمایشگاهی هستند. ولت‌متر دیجیتال قابلیت اندازه‌گیری ولتاژهای AC و DC، دارای اتورنج، محافظت در برابر خطا و حتی ثبت داده در برخی از مدل‌ها را دارد.

3. ولت‌متر AC و DC

ولت‌مترها فقط ولتاژ مستقیم (DC) را اندازه‌گیری می‌کنند (مانند تست منابع تغذیه)، در حالی که برخی دیگر مخصوص ولتاژ متناوب (AC) طراحی شده‌اند (مثل تست ولتاژ شبکه برق). مدل‌های پیشرفته هر دو حالت را پشتیبانی می‌کنند.

4. ولت‌متر پنلی (ولت متر پانل)

این نوع ولتاژها به‌طور دائم در تابلوهای برق، سیستم‌های کنترل صنعتی یا دستگاه‌های تولیدکننده می‌شوند و وظیفه آن‌ها، ولتاژ مداوم در بخش خاصی از مدار است. آن‌ها معمولاً به‌صورت دیجیتالی طراحی می‌شوند.

5. مولتی‌متر با عملکرد ولت‌متر

بیشتر مولتی‌مترهای دیجیتال (Multimeter) امروزی دارای عملکرد ولت‌متر داخلی هستند و می‌توانند ولتاژ را در کنار جریان، مقاومت، فرکانس و غیره را داشته باشند، بنابراین به‌عنوان یک ابزار چندمنظوره نیز می‌شوند.

ولتمتر آمپرمتر

یکی از رایج ترین ابزارهای اندازه گیری که در صنایع برق، خودرو، انرژی های انرژی پذیرنده، تابلوهای برق و تجهیزات صنعتی به کار می رود، ولت متر-آمپرمتر است . این دستگاه ترکیاست. این دستگاه ترکیبی، به‌طور هم‌زمان با اندازه‌گیری ولتاژ (ولتاژ) و جریان الکتریکی ( Current ) را داردو جریان الکتریکی (Current) را دارد. در مدل‌های دیجیتال، این دو کمیت روی یک یا دو نمایشگر مجزا به‌صورت عددی نشان می‌دهند.

ولت‌متر آمپرمتر معمولاً در تابلوهای برق، شارژرها، منابع تغذیه و مدارهای کنترلی استفاده می‌شود. این دستگاه می‌تواند به‌صورت دو قسمتی (ماژول اندازه‌گیری + شنت خارجی برای جریان بالا) یا یکپارچه باشد.

مجتمع ولت‌متر آمپرمتر عبارت‌اند از:

• صرفهجویی در فضا و هزینه با ادغام دو ابزار در یک دستگاه
• مانیتورینگ هم‌زمان دو مرکز مهم مدار
• دقت بالا در نمایش های حیاتی سیستم های الکتریکی
• مناسب برای نصب دائمی روی برد یا پنل صنعتی

طرز کار ولت متر

ولت‌متر با هدف اندازه‌گیری اختلاف پتانسیل میان دو نقطه از یک مدار طراحی‌شده و عملکرد آن بر پایه قانون یک و اصل تقسیم ولتاژ می‌باشد. این دستگاه با اتصال به‌صورت موازی به مدار، مقدار ولتاژ موجود را بدون ایجاد اختلال در عملکرد مدار اصلی، اندازه‌گیری می‌کند.

در مدل‌های آنالوگ، یک گالوانومتر حساس با مقاومت بالا در مسیر جریان ولتاژدر مسیر جریان ولتاژ قرار می‌گیرد که بر اساس جریان‌های اصلی عبوری از ولتاژ، حراف عقربه را روی صفحه نمایش ایجاد می‌کند. در مقابل، ولت‌مترهای دیجیتال دارای مدارک آنالوگ به دیجیتال (ADC) هستند که ابتدا ولتاژ ورابتدا ولتاژ ورودی را به دیجیتال تبدیل می کند و سپس مقدار آن را روی صفحه LCD یا LED نمایش می دهد.

برای جلوگیری از ورود جریان بالا به ولت‌متر، معمولاً یک مقاومت داخلی با مقدار بسیار بالا (High Impedance) در ورودی دستگاه قرار میداشتندر ورودی دستگاه قرار می گیرد تا از آسیب به دستگاه جلوگیری کند و اندازه گیری را حفظ کند. ولت‌مترهای دیجیتال پیشرفته همچنین دارای فیلتراسیون، قابلیت اتورنج، حفاظت در برابر اتصال اشتباه و الگوری‌های تصحیح خطای اندازه‌گیری هستند.

برد ولت متر

منظور از برد ولت‌متر (Voltage Range or Measuring Range) از ولتاژهایی است که دستگاه قادر به اندازه‌گیری آن‌ها با دقت مشخص می‌شود. این محدوده به نوع طراحی، کلاس کاری، و کاربرد ولت‌متر است.

به‌طور کلی ولت‌مترها در یکی از دو حالت زیر طراحی می‌شوند:

• ولت‌متر رنج ثابت (محدوده دستی): در ایندر این مدل، کاربر باید رنج را به صورت دستی تنظیم کند. نادرست از رنج می‌تواند به دستگاه آسیب بزند یا باعث اشتباه مقدار ولتاژ شود.
• ولت‌متر اتورنج (Auto Range): این مدل دارای مدار داخلی تشخیص ولتاژ ورودی است و به‌صورت خودکار بهترین بازه را انتخاب می‌کند. این مدل ها برای کاربردهای عمومی و حرفه ای مناسب ترند.

برای مثال:

• ولت‌مترهای دستی ساده ممکن است دارای رنج 0 تا 500 ولت باشند.
• مدل‌های صنعتی می‌توانند ولتاژهایی تا 1000 ولت یا بیشتر را اندازه‌گیری کنند.
• در برخی از بردهای کنترلی و منابع تغذیه، ولت‌متر پنلی با بردهای خاص مانند 0 تا 30 ولت DC یا 0 تا 300 ولت AC طراحی می‌شوند.

برد ولت‌متر باید با توجه به نوع کاربرد انتخاب شود تا هم دقت کافی داشته باشد و هم در برابر نوسانات ولتاژ آسیبی نبیند.

کاربرد ولت متر

ولت‌مترها به‌دلیل دقت بالا و اندازه‌گیری ولتاژ، در بسیاری از حوزه‌ها کاربرد دارند. برخی از مهمترین کاربردهای آن عبارتند از:

• صنایع و قدرت: بررسی ولتاژ فازها، مانیتور برقینگ تابلو برق، کنترل ولتاژ در ژنراتورها، ترانسفرماتورها و منابع تغذیه
• الکترونیک و تعمیرات: تست ولتاژ قطعات، آیسیها، مدارهای دیجیتال، باتری ها و بردهای الکترونیکی
• آزمایشگاه‌های آموزشی و تحقیقاتی: آموزش نحوه کار مدارها، عملکرد سیستم‌های کنترلی و اندازه گیری دقیق ولتاژ
• خودرو و باتری: تست ولتاژ باتری ماشین، دینام و برق سیستم خودرو
• منابع تغذیه: مانیتورینگ دقیق خروجی‌های ولتاژ DC در تجهیزات آزمایشگاهی، صنعتی و روباتیک
• سیستم‌های خورشیدی و UPS: بررسی خروجی ولتاژ و ورودی شارژرها، پنل‌ها و باتری‌ها.

در واقع، هرجایی که نیاز به بررسی سلامت و عملکرد سیستم‌های الکتریکی دارد، ولت‌متر یک ابزار حیاتی و قابل‌اعتماد است.

نحوه نصب ولت متر

نصب و راه‌اندازی صحیح ولت‌متر، چه در کاربردهای آزمایشگاهی و قابل‌حمل، چه در تابلوهای برق صنعتی یا تجهیزات کنترلی، نیازمند دقت بالا، رعایت نکات ایمنی، آشنایی با اصول مداری و انتخاب درست نوع اتصال است، زیرا نصب اشتباه این ابزار اندازه‌گیری می‌تواند نه‌تنها منجر به خطای اندازه‌گیری شود بلکه ممکن است به خود دستگاه یا مدار نیز آسیب وارد نماید. در ادامه مراحل نصب ولت‌متر را به‌صورت کامل، کاربردی و فنی بررسی می‌کنیم:

1. تعیین نوع ولت‌متر و ولتاژ اندازه‌گیری

اولین قدم پیش از اقدام به نصب ولت‌متر، مشخص کردن نوع ولتاژی است که قصد اندازه‌گیری آن را دارید (AC یا DC) و همچنین بررسی حداکثر مقدار آن. این اطلاعات مشخص می‌کند که چه نوع ولت‌متری مورد نیاز است (ولت‌متر DC یا AC، دیجیتال یا آنالوگ، پنلی یا قابل‌حمل، رنج پایین یا رنج بالا) و چه دقتی باید داشته باشد. مثلاً برای اندازه‌گیری ولتاژ باتری، ولت‌متر DC رنج پایین کفایت می‌کند، در حالی که برای بررسی برق شهر، نیاز به ولت‌متر AC با رنج 0 تا 500 ولت دارید.

2. رعایت اصل موازی بودن اتصال ولت‌متر به مدار

ولت‌متر همیشه باید به‌صورت موازی به دو نقطه‌ای که قصد اندازه‌گیری اختلاف پتانسیل آن‌ها را دارید، متصل شود. اتصال سری ولت‌متر اشتباه است و ممکن است باعث سوختن دستگاه شود یا اصلاً مقداری نمایش داده نشود.

نکات مهم در این مرحله:

• پراب قرمز (مثبت) به نقطه با پتانسیل بالاتر
• پراب مشکی (منفی) به نقطه با پتانسیل پایین‌تر
• اگر قطبیت در مدل‌های DC برعکس وصل شود، ولت‌متر مقدار منفی یا خطا را نمایش خواهد داد

3. نصب ولت‌متر قابل‌حمل (Handheld Voltmeter / Multimeter)

اگر از یک مولتی‌متر دیجیتال یا ولت‌متر دستی استفاده می‌کنید، مراحل نصب و استفاده به‌صورت زیر خواهد بود:

• سلکتور دستگاه را روی حالت V قرار دهید (در صورت چند حالته بودن، بین AC یا DC انتخاب کنید)
• پراب‌های دستگاه را به کانکتورهای COM و VΩmA وصل کنید
• ابتدا مطمئن شوید که مدار خاموش است، سپس پراب‌ها را به دو سر نقطه مورد نظر بزنید
• اگر از رنج دستی استفاده می‌کنید، نزدیک‌ترین رنج بالا به مقدار تقریبی ولتاژ را انتخاب کنید
• پس از نمایش عدد، می‌توانید مقدار دقیق را یادداشت یا تحلیل نمایید

4. نصب ولت‌متر پنلی یا ثابت (Digital Panel Meter)

برای نصب دائم ولت‌متر روی تابلو برق، برد صنعتی یا منبع تغذیه، از مدل‌های پنلی استفاده می‌شود. این دستگاه‌ها دارای چند پایه یا سیم خروجی هستند که بسته به مدل، به‌صورت زیر نصب می‌شوند:

الف) ولت‌مترهای DC پنلی:

• معمولاً دارای سه سیم هستند:
  • سیم قرمز: تغذیه مثبت (مثلاً +5V یا +12V)
  • سیم سیاه: زمین تغذیه (GND)
  • سیم زرد یا سفید: ورودی ولتاژ DC برای اندازه‌گیری (بین صفر تا ماکزیمم رنج)

در برخی مدل‌ها، سیم تغذیه و ورودی ولتاژ یکی هستند؛ در این حالت باید دقت شود تغذیه بیش از مقدار مجاز وارد نشود.

ب) ولت‌مترهای AC پنلی:

• معمولاً دارای دو پایه برای اتصال مستقیم به برق AC
• نیاز به تغذیه جداگانه ندارند (خودشان از همان برق تغذیه می‌گیرند)
• حتماً از فیوز حفاظتی در مسیر ورودی استفاده شود

5. نکات ایمنی در نصب ولت‌متر

• ولتاژ بالا خطرناک است: هنگام کار با ولت‌متر، به‌ویژه در ولتاژهای بالا، از تجهیزات ایمنی مانند دستکش عایق، کفش عایق و مولتی‌متر با کلاس ایمنی بالا استفاده شود.
• مدار خاموش باشد: پیش از نصب، مدار را خاموش کرده و سپس ولت‌متر را متصل نمایید.
• از اتصال کوتاه جلوگیری کنید: پراب‌ها را طوری نگه دارید که به‌طور تصادفی به نقاط دیگر برخورد نکنند.
• از رنج صحیح استفاده کنید: انتخاب رنج اشتباه در ولت‌مترهای دستی می‌تواند منجر به سوختن مدار یا دستگاه شود.
• مدار را در پایان روشن کنید: پس از اطمینان از اتصال صحیح، مدار را روشن کرده و مقدار ولتاژ را بخوانید.

ولتمتر dc

ولت‌متر DC دستگاهی است که برای اندازه‌گیری ولتاژ مستقیم (Direct Current Voltage) طراحی شده است و در بسیاری از سیستم‌های الکترونیکی، تغذیه، خودرو، انرژی خورشیدی و آزمایشگاهی آزمایشگاهی کاربرد دارد. این نوع ولت‌متر تنها به اختلاف پتانسیل بدون نوسان پاسخ می‌دهد و نشانه‌های AC را یا نمی‌دهد یا به صورت خطا گزارش می‌کند.

ویژگی‌های مهم ولت‌متر DC شامل موارد زیر است:

• دقت بالا در اندازه گیری ولتاژهای پایین و متوسط ​​(مثلاً 0 تا 30 ولت یا 0 تا 100 ولت)
• خروجی بالا به قطبیت ورودی (اتصال اشتباه باعث نمایش صفر یا خطا می شود)
• کاربرد در اندازه گیری ولتاژ باتری، آداپتورها، بردهای الکترونیکی، سیستم های UPS و پنل های خورشیدی
• موجود در انواع قابل‌حمل (مولتی‌متر)، پنلی، و رومیزی با دقت و امکانات متنوع

مشاوره قبل از خرید

برای کسب اطلاعات بیشتر در رابطه با خرید محصولات می‌توانید با شماره تلفن‌های زیر تماس بگیرید: