books quadrant circuit voltmeter

هذا النوع من الأجهزة، يتكون من أربع أجزاء معدنية مكونة بترتيب الربع المزدوج حتى تشكل صندوق دائري، مع وجود ثغرات هوائية قصيرة بينهم ثم مروحة مزدوجة النهايات كما هو موضح في الشكل، وتعلق المروحة بواسطة سلك من البرونز الفسفوري أو خيط من البلور الفضي والذي يعطي عزم التحكم، وتمكن المروحة من الشحن.

والجهاز من النوع العاكس ومزود بوسائل ضبط متعددة وتشمل مسامير التسطيح، وسائل ضبط ارتفاع المروحة بين الأرباع، وتتم عملية الخمد بغمر القرص أو المروحة في زيت الخمد في حالة النوع المعلق أو بواسطة احتكاك الهواء في حالة الأجهزة ذات عمود الدوران.

التوصيل الهيتروستاتيكي : المروحة موجبة الشحنة

في هذا النوع من التوصيل فإن الأرباع توصل مع بعضها كل زوجين متقابلين على نفس القطر، وتشحن المروحة إلى جهد أكبر من الجهد المطلوب قياسه V، وفرق الجهد تحت القياس يسلط من الأزواج

وفي التوصيل الهيتروستاتيكي للبساطة نعتبر فقط نصف الأبرة مع الربعين (A ، B) المجاورين لها، ولتكون قطاع من دائرة ذات نصف قطر (r) متر وأن الانحراف الزاوي هو 2a، فعند وضع الصفر فإن الإبرة تكون موضوعة بالتماثل في الربعين وبذلك يكون انحراف الإبرة لكل ربع هو a

ونفرض أن جهد الإبرة والربع A والربع B على الترتيب V_B, V_A, V₁ حيث أن

V_B <V_A <V₁

والترتيب المذكور هو أساساً بالضرورة عبارة عن مكثفين متصلين على التوالي وكل منهما يتكون من الأجزاء العليا والسفلى لألواح أحد الأرباع المزدوجة وكلا الجانبين لجزء من الأبرة.

وعندما تدور الإبرة فرضاً في اتجاه الساعة فإن سعة الربع B تزيد، بينما سعة الربع A تقل وبفرض أن d هي بعد المروحة عن كل من الربعين وأن 2a هي زاوية قطع الإبرة ولذلك وقبل أي انحراف فإن سعة الربع A.

وحيث أن الألواح في وسط هوائي ويوجد وجهين للمراوح، و

وبالمثل فإن سعة الربع B

أي أن

وعندما تدور الإبرة في اتجاه عقارب الساعة من وضع الصفر فإن سعة الربع A، وسعة الربع B تصبح :

والطاقة المخزنة في المكثف A

والطاقة المخزنة في المكثف B

والطاقة الكلية المخزنة في هذا الوضع

فإذا كان عزم الانحراف المقابل لهذا الوضع هو ، فإذا تم التقدم بقيمة انحراف صغيرة للإبرة المتحركة، فإن الشغل المبذول على النظام المتحرك هو والذي يتساوى مع الزيادة في الطاقة المخزنة dw أي أن :

أو أن

إذاً بالنسبة لكل الأربع القطاعات :

والعزم سوف يكون موجباً فقط عندما تكون

التوصيل الاديوستاتيكي : المروحة سالبة الشحنة

في هذا النوع من التوصيل فإن الإبرة توصل مباشرة لأحد أزواج الأرباع

وعندما يوصل الجهاز بالطريقة الاديوستاتيكية فإن الربع الثابت المقابل لليد اليسرى يصبح موجب الشحنة، والربع المقابل لليد اليمنى يصبح سالب الشحنة، ويصبح القطاع المتحرك سالب الشحنة، وبذلك فإن النهايات العليا والسفلى للربع المقابل لليد اليسرى تجذب القطاع المتحرك بالقرب منه ولكن بما أن قوى التجاذب الناتجة عن النهايتين متساويتين ومتضادتين ومتعادلتين فإن القطاع المتحرك لا يتحرك عمودياً على السطح المستوي بسبب الربع الثابت المقابل لليد اليسرى، ويحدث نفس الشيء إذا اعتبرنا الجزء المقابل لليد اليمنى وجزء القطاع المتحرك القريب منه، والفرق الوحيد هو أن القوى هي قوى تنافر.

الربع المقابل لليد اليسرى الموجب يجذب جزء من القطاع المتحرك القريب للربع المقابل لليد اليمنى، بينما الربع السالب المقابل لليد اليمنى يتنافر مع الجزء السالب القريب بين الربع المقابل لليد اليسرى وبالتالي تؤدي إلى حركة القطاع المتحرك والذي بدورة يحرك المؤشر، ويكون عزم الانحراف الناتج يتناسب مع مربع فرق الجهد المسلط على الجهاز، ولذلك فإنه يُستخدم لقياسات التيار الثابت والمتردد.

وكذلك في حالة التوصيل الهيتروستاتيكية فإن الشد على القطاع المتحرك بسبب النهايات العليا والسفلى تلغي بعضهما البعض وينتج عزم الانحراف نتيجة قوة الجذب بين الجزء المقابل لليد اليسرى من القطاع المتحرك والربع الثابت المقابل لليد اليمنى، وكذلك قوة التنافر بين الجزء المقابل لليد اليمنى من القطاع المتحرك، والربع الثابت المقابل لليد اليسرى.

في التوصيل الاديوستاتيكي نفرض أن جهد الربع A هو V_A وجهد الإبرة هو V₁ إذاً عزم الانحراف يساوي :

حيث V هي فرق الجهد المقاس ويساوي

الإشارة الموجبة تبين أن الإبرة سوف تدور في اتجاه عقارب الساعة، كما افترض إلى داخل الربع B.

فإذا وضعنا في الاعتبار كل الأربعة القطاعات والإبرة ذات القطاع المزدوج فإن عزم الانحراف سوف يكون

من المعادلة السابقة لعزم الانحراف يتضح أن :

• في حالة التوصيل الاديوستاتيكي فإن عزم الانحراف

حيث V الجهد المقاس، ولذلك نحصل على تدريج يتبع القانون التربيعي.

• في حالة التوصيل الهيتروستاتيكي فإن عزم الانحراف

وإذا كان فرق الجهد المسلط على المروحة V₁ عالي جداً فإن

وعزم الانحراف

وبالتالي فعند قياسات التيار المتردد يستخدم فقط التوصيل الاديوستاتيكي، حيث أن عزم الانحراف يتناسب مع مربع الجهد المطلوب قياسه.

مقارنة بين توصيلات الاديوستاتيك وتوصيلات الهيتروستاتيك

• في توصيلات الهيتروستاتيك نحصل على دقة أكثر لأننا في هذه الحالة نحصل على انحراف كبير نسبياً لنفس فرق الجهد.
• في توصيلات الهيتروستاتيك الانحراف يتناسب مع فرق الجهد المقاس بينما في توصيل الاديوستاتيك الانحراف يتناسب مع مربع فرق الجهد تحت القياس ولذا فعند قياس التيار المتردد يستخدم فقط توصيل الاديوستاتيك.
• بالنسبة لانحراف معين فإن القيمة كبيرة جداً في توصيل الاديوستاتيك عن توصيل الهتروستاتيك ولذا فإن مدى الجهاز أكبر في حالة توصيل الاديوستاتيك ولو كانت الدقة في هذه الحالة أقل.