- vysvetlite základné vlastnosti meracích prístrojov
- popíšte chyby a presnosť merania, rušivé vplyvy na meracie prístroje
- popíšte charakteristické znaky analógových meracích prístrojov
- popíšte princíp činnosti a použitie digitálnych meracích prístrojov
- popíšte princíp, činnosť a typy používaných osciloskopov
- vysvetlite zapojenie ampérmetra v elektrickom obvode a meranie prúdu
- vysvetlite zapojenie voltmetra v elektrickom obvode a meranie napätia
- popíšte metódy merania elektrických odporov, kapacity, indukčnosti a frekvencie
Meraním zisťujeme vlastnosti napr. dĺžku, objem, elektrický odpor alebo účinky nejakej hmotnej skutočnosti, magnetické účinky elektrického prúdu, veľkosť elektrického náboja, tlak a pod.
V prípade merania dĺžky, objemu alebo hmotnosti sa jedná o priame meranie, pri ktorom porovnávame vlastnosť meraného objektu s objektom, ktorého veľkosť príp. účinok je známy (posuvné meradlo, odmerný valec príp. závažie so známou hmotnosťou).
Moderné meracie prístroje však pracujú spravidla na princípe nepriameho účinku vlastností na zmenu elektrického prúdu alebo napätia, ktorého veľkosť je vyhodnocovaná mechanicky (analógové meracie prístroje) alebo číslicovo (digitálne zobrazovače).
Pri meraniach založených na účinku energie nameraná veličina líši od skutočnej hodnoty meranej veličiny. Rozdiel je chybou, ktorej veľkosť je závislá na veľkosti zaťaženia zdroja (meraného objektu). Tieto druhy chýb môžeme minimalizovať voľbou vhodného meracieho prístroja.
Podľa charakteru meraného údaja rozdeľujeme meracie prístroje:
- Analógové - kde údaje sú spojitou funkciou meranej veličiny
- Digitálne, tzv. číslicové - ktoré poskytujú údaje v číslicovej forme
Rozdelenie chýb
- Absolútne – každé meranie je zaťažené chybou rovnakej veľkosti a nezávisí na veľkosti meranej veličiny (posun stupnice - pričítanie alebo odčítanie)
- Pomerné – pomer absolútnej chyby k skutočnej hodnote. Vyjadruje sa v %.
- Systematické chyby – chyby spôsobené metódou merania. Korigujeme ich úpravou meracieho systému.Všetky kontrolné merania sú vykonateľné len s obmedzenou presnosťou.
- Náhodné – spôsobené meracou aparatúrou a samotnými úkonmi merania.
- Hrubé – spôsobené nesprávnym spôsobom merania.
- Dynamické – vznikajú pri zmenách veľkosti meranej veličiny behom merania. Príčinou je mechanická, tepelná alebo elektrická zotrvačnosť, parazitné odpory, konečná tuhosť mechanických častí, alebo momenty zotrvačnosti rotačných častí. Štúdium dynamických chýb vychádza z teórie regulácie.
Rušenie
- indukčné – závisia od veľkosti tečúceho striedavého el. prúdu, od jeho frekvencie a dĺžky súbehu vedení;
- kapacitné – závisia od napätia a dĺžky súbehu meracieho a silového vedenia;
- nevyhovujúce zemnenie meracieho vedenia
- sekundárne termoelektrické napätia (spoje meracieho vedenia);
- zvodové prúdy vplyvom nesprávneho impedančného prispôsobenia snímačov;
- zmena odporu meracieho vedenia vplyvom nevyhovujúcich spojov;
- vysokofrekvenčné rušenie – bezkontaktné spínače, indukčné a oblúkové pece
Analógové meracie prístroje
Analógový elektrický merací prístroj je zariadenie, v ktorom sa meraná veličina transformuje využitím vhodného fyzikálneho javu na výchylku jeho ukazovateľa. Táto transformácia sa deje spojitým (analógovým) spôsobom. Princíp funkcie analógového prístroja spočíva v rovnováhe síl pôsobiacich na otočnú časť meracieho prístroja. Jedna sila vybudená meranou veličinou vytvára tzv. moment systému Ms a druhá sila, tzv. direktívna, vytvára direktívny moment Md, ktorý pôsobí proti Ms. Ms stúpa so zväčšujúcou sa hodnotou meranej veličiny. Md sa zväčšuje so zväčšujúcou sa výchylkou ukazovateľa.
Grafické znázornenie situácie:
Osciloskop
Osciloskop je elektronický merací prístroj určený na meranie časových priebehov veličín, ktoré sa dajú previesť na elektrické napätie, prípadne na meranie závislosti dvoch takýchto veličín. V technickej praxi je veľmi užitočný a všestranný.
Rozdelenie
- analógové (klasické)
- pamäťové (analógové)
- vzorkovacie (analógové)
- digitálne (plnia funkcie pamäťových/vzorkovacích)
Osciloskop musí zabezpečiť
- zobrazenie priebehu (blok obrazovky)
- úpravu (prispôsobenie) vstupného signálu (vstupné obvody)
- voľbu rýchlosti vychyľovania, časovú lupu (blok časovej základne)
- stabilitu obrazu (blok synchronizácie)
- zobrazenie viac priebehov súčasne (elektronický prepínač)
Voltmeter
Voltmeter je elektrický prístroj pre meranie elektrického napätia. Zapája sa paralelne k meranej časti obvodu. Aby voltmeter nezaťažoval meraný obvod, musí ním prechádzať čo najmenší prúd. Vnútorný odpor voltmetra musí byť čo najväčší.
(elektromagnetický voltmeter)
(digitálny voltmeter)
Podľa princípu môžeme voltmetre deliť na
- elektrostatické (elektroskop)
- elektromagnetické (ručičkový voltmeter, galvanometer)
- komparačné (digitálne voltmetre)
- mostíkový voltmeter
Výhody elektronického voltmetra
- vyšší vstupný odpor, resp. impedancia
- vyššia citlivosť
- širší frekvenčný rozsah
- presnejšie meranie
Každý analógový merací prístroj je charakterizovaný svojím základným rozsahom. Je to hodnota prúdu alebo napätia, potrebná na plnú výchylku ručičky.
Analógove voltmetre sa pohybujú ukazovákom po celej stupnici v závislosti od napätia v obvode. Montované voltmetre slúžia prevažne na monitorovanie generátorov alebo iných pevných prístrojov. Existujú aj prenosné voltmetre, ktoré zvyčajne slúžia na meranie prúdu alebo odporu. Zvyčajný problém u analógových voltmetroch je nakalibrovať ho a skontrolovať presnosť.
Ampérmeter
Ampérmeter sa svojimi vlastnosťami funkčne podobá voltmetru. Elektronicky sa jedná o prevodník prúd, napätie s diferenciálnymi vstupmi. Prúdy (jednosmerné aj striedavé) je možné merať v oboch polaritách. Opäť pripomeňme, že diferenciálne vstupy umožňujú zapojiť ampérmeter ľubovoľne do meraného obvodu bez ohľadu na polaritu, prípadne na nulový (zemný) potenciál.
Rozdelenie
- elektromagnetické ampérmetre
- elektrodynamické ampérmetre
- feromagnetické ampérmetre
- digitálne ampérmetre
Výhody
- sú frekvenčne obmedzené kvantovacou rychlosťou digitalizačného obvodu
- môžeme s ním merať i malé prúdy (rádovo µA)
- malé straty
Parametre
- Presnosť 2%.
- Maximálny vstupný prúd ±1 A!!
- Ochrana proti vstupnému prepätiu ±30 V.
Ohmmeter
Ohmmeter je elektrický prístroj, ktorý meria elektrický odpor.
Multimeter
Multimeter (alebo tiež multitester) je elektronický merací prístroj, ktorý v sebe kombinuje niekoľko funkcií. Najzákladnejšie varianty prístroja obsahujú ampérmeter, voltmeter a ohmmeter.
Multimeter môže byť malé prenosné zariadenie, ktoré je užitočné pre rýchle vyhľadávanie základných chýb pri práci v teréne, alebo stolné zariadenie s vysokým stupňom presnosti, na úrovni pracovného etalonu. Tieto presné prístroje sa dajú najsť predovšetkým v kalibračných laboratóriach, kde sa dajú použiť i na ciachovanie kalibračných prístrojov.
Súčasné multimetre často umožňujú merať viac veličín, ako iba prúd, napätie a elektrický odpor. Prehľad niektorých ďalších veličín merateľných multimetrami, vrátane ich jednotiek:
- Kapacita[ F ]
- Frekvencia [ Hz ]
- Teplota [ °C ]
- Vodivosť [ S ]
- Indukčnosť [ H ]
Multimeter môže byť vybavený klasickým analógovým meradlom, alebo digitálnym displejom ako je LCD alebo segmentový displej.
RLC - mostík
RLC meter ( Rezistancia (R), Indukcia (L) a Kapacita (C) ) je elektronický merací prístroj používaný na meranie indukcie, kapacity a rezistancie súčiastky. V bežne používaných typoch týchto prístrojov tieto hodnoty nie sú merané priamo, ale sú stanovené z hodnoty impedancie. Potrebné výpočty prístroj vykoná sám a ukáže konkrétne hodnoty R, L a C.
Typy meracích prístrojov pre meranie R, L, C
Meracie prístroje môžu byť vyhotovené v rôznych variantách resp. kombináciách meraných veličín.
Základné rozdelenie: Meracie prístroje bývajú najčastejšie riešené ako merače samostatných veličín R, L, C, potom sú to merače kombinované RL , RC a LC, alebo jeden merací prístroj na všetky merané veličiny (RLC).
Princíp
Zvyčajne je testované zariadenie vystavené zdroju striedavého napätia. Merač detekuje napätie na objekte a prúd pretekajúci skúšaným objektom. Z pomeru týchto nameraných hodnôt prístroj vyráta veľkosť impedancie. Fázový posun medzi napätím a prúdom je detekovaný a medzi týmto a veľkosťou impedancie môže byť reprezentovaný ako L a R alebo C a R. Prístroj musí predpokladať paralelný aj sériový model pre tieto dva prvky. Najčastejšie LR merania majú prvky v sérii (indukčné cievky) a CR merania majú prvky paralelne. RLC meter tiež môže byť použitý na posúdenie zmeny indukčnosti vzhľadom na rotor v strojoch s permanentným magnetom.
Zapojenie meracích prístrojov v obvode
Náhľad na zapojenie základného elektrického obvodu a na schému v tohto obvode, kde žiarovka je nahradená odporom R.
Ukážka pripojenia voltmetra do základného obvodu pre správne meranie napätia U a schéma tohto zapojenia.
Meranie hodnoty odporu mimo obvodu za pomoci ohmetra.
Keď potrebujeme zistiť hodnotu odporu zapojeného v obvode, alebo ak nemáme ohmeter, môžeme využiť zapojenie voltmetra a ampérmetra podľa uvedenej schémy a potom výsledný odpor vypočítať pomocou Ohmovho zákona R = U / I.
Žiadne komentáre:
Zverejnenie komentára