Шкалы аналогового и цифрового прибора. Принципиальная схема реального, простого комбинированного прибора. Порядок измерения сопротивления. Особенность измерения напряжения в высокочастотной электрической цепи. Технические характеристики вольтметра.
Состоит из: 1-измерительного механизма ИМ магнитоэлектрической системы, , 2-делителя напряжения, 3-детектора (выпрямительное устройство), 4-набор шунтов, 5-набор резисторов омметра, 6-устройство коммутации УК режима работы и пределов измерения прибора, Ro-резистор для калибровки шкалы измерения сопротивления, Е-автономное электропитание омметра. При измерении приборами напряжений переменного тока необходимо учитывать, что дополнительная погрешность возрастает в цепях с постоянной составляющей тока или с несинусоидальной формой напряжения и тока. Комбинированные приборы комбинированные приборы имеют органы управления: переключатель рода работы (=U, ~U, =I, ~I, R, C, n-p-n), переключатель пределов измерения (например для напряжения 3, 30, 300, 600, 900 вольт), регулятор калибровки прибора (механическая установки стрелки прибора на ноль слева шкалы , и установка по шкале оммов справа шкалы для измерения сопротивления ). 2) отключить электропитание электрической цепи, в которой выполняется измерение, сделать разрыв проводника электрической цепи в точке замера и в цепь последовательно подключить клеммы 1,2 прибора. 2) параллельно к прибору подключить к клеммам 1,2 точки электрической цепи в которых нужно измерить напряжение, и выполнить отсчет величины напряжения по отклонению стрелки.Измерения и измерительные приборы - законы явлений природы, как выражения количественных отношений между факторами явлений, выводятся на основании измерений этих факторов. История наук, нуждающихся в измерениях, показывает, что точность методов измерений и измерительных приборов и построения соответственных измерений и измерительных приборов постоянно возрастают.
Введение
Комбинированный измерительный прибор - ампервольтомметр является универсальным многопредельным прибором. Он используется для измерения токов и напряжений в цепях постоянного и переменного токов, а также для измерения активных сопротивлений. Некоторые типы комбинированных приборов позволяют измерить емкость конденсаторов и параметры транзисторов. В качестве источника питания в приборах используются химические элементы, вставляемые во внутрь корпуса прибора.
Универсальность комбинированных приборов определяется широкими пределами измерений, удовлетворительной погрешностью, малой потребляемой мощности, малыми габаритами.
1. Структурная схема комбинированного прибора
Состоит из: 1-измерительного механизма ИМ магнитоэлектрической системы, , 2-делителя напряжения, 3-детектора (выпрямительное устройство), 4-набор шунтов, 5-набор резисторов омметра, 6-устройство коммутации УК режима работы и пределов измерения прибора, Ro -резистор для калибровки шкалы измерения сопротивления, Е- автономное электропитание омметра. Расширение пределов измерения напряжения и тока производится с.помощью добавочных резисторов и шунтов. Измерительный механизм соединяется с различными измерительными цепями при помощи переключателей или контактных гнезд Сх Ux Ix Rx *.
Измеряемое переменное напряжение (или ток) преобразуются в пульсирующее, средневыпрямленное значение блоком 3. Выпрямительные устройства 3 собираются по одно- или по двухполупериодной схемам.
Рис. 35,2. Одно- или двухполупериодная схема прибора.
В приборах с двухполупериодным выпрямлением ток через измерительный механизм проходит в течение двух полупериодов, что повышает чувствительность.
При измерении напряжений комбинированными приборами можно одно и то же значение напряжения измерять на разных его шкалах. Например, напряженке 25В прибором Ц2005 можно измерить на шкалах с предельными значениями 30, 60, 150 и 600 В.
Общая погрешность измерения складывается из относительной погрешности, определяемой классом точности, и относительной методической погрешности, возникающей за счет влияния входного сопротивления прибора.
При измерении приборами напряжений переменного тока необходимо учитывать, что дополнительная погрешность возрастает в цепях с постоянной составляющей тока или с несинусоидальной формой напряжения и тока. Тип электроизмерительных комбинированных приборов обозначается группой символов первая из которых буква «Ц». Например,Ц4143. 10.02
Выпускаются комбинированные приборы электронные и не электронные. В электронных приборах имеются усилители постоянного тока. По принципу работы приборы подразделяются на аналоговые приборы и цифровые. Цифровые приборы, как правило, в качестве отсчетного устройства, имеют цифровые индикаторы:
Рис. 35,3 Шкалы аналогового и цифрового прибора.
Комбинированные приборы комбинированные приборы имеют органы управления: переключатель рода работы ( =U, ~U, =I, ~I, R, C, n-p-n), переключатель пределов измерения (например для напряжения 3, 30, 300, 600, 900 вольт), регулятор калибровки прибора (механическая установки стрелки прибора на ноль слева шкалы , и установка по шкале оммов справа шкалы для измерения сопротивления ).
Принципиальная схема реального, простого комбинированного прибора показана на Рис.36.
Порядок измерения сопротивления
1)установить переключатель П1 в положение на выбранный прелел х1 или х10. 2) к клеммам 1 и 2 подключить перемычку из проводника. 3) регулятором R0 установить стрелку на «0» по шкале измерения сопротивления (стрелка отклонена вправо). 4)снять перемычку с клемм 1,2 и проверить установку стрелки на «0» слева шкалы, пункты 3 и 4 выполняют калибровку. 5) к клеммам 1,2 подключить измеряемый резистор Rx и подождать пока стрелка успокоится. 6) Найти цену деления по шкале сопротивления и по отклонению стрелки отчитать величину сопротивления. 7) при необходимости по классу точности прибора определить с какой погрешностью выполнено измерение.
Порядок измерения тока
Переключатель П1 установить в положение Ix на выбранном пределе измерения 1,10,100. 2) отключить электропитание электрической цепи, в которой выполняется измерение, сделать разрыв проводника электрической цепи в точке замера и в цепь последовательно подключить клеммы 1,2 прибора. 3) проверить правильность подключения прибора, убедившись, что включение электропитания не будет опасно для испытателя и для самого прибора. 4) включить электропитание цепи и по отклонению стрелки по шкале тока выполнить отсчет величины тока.
Порядок измерения напряжения
1) Переключатель П1 установить в положение Ux , выбрать род тока (переменный или постоянный) и выбрать необходимый предел измерения. 2) параллельно к прибору подключить к клеммам 1,2 точки электрической цепи в которых нужно измерить напряжение, и выполнить отсчет величины напряжения по отклонению стрелки.
Внимание! При выполнении работ по измерению приборами необходимо соблюдать Правила безопасности при эксплуатации электрооборудования в электроустановках ниже 1000 вольт. А так же необходимо соблюдать Правила эксплуатации электроустановок (ПУЭ). Не соблюдение указанных правил может привести к серьезным травмам и последствиям от поражения электрическим током.
Погрешность измерений в большей степени зависит от класса точности прибора , которым выполняется измерение, и правильности отсчета оператором по шкале прибора и правильности нахождения цене деления.
Электронные устройства для выполнения основных функций
Электронные измерительные приборы, кроме устройств отсчета измеряемой величины, имеют электронные устройства для выполнения основных функций прибора. Электронные устройства позволяют придать приборам новые качественные характеристики. К примеру , увеличение входных сопротивлений на несколько порядков, возможность измерять малые токи и напряжения с высокой точностью, измерять сопротивление до десятков миллионов Ом. Электронными приборами можно измерять электрические токи высокой частоты, низкой частоты, постоянные токи и напряжения.
Приборы можно разделить на группы: 1. Аналоговые приборы.
2. Цифровые приборы.
3. Приборы для измерения характеристик сигналов.
4. Приборы для измерения характеристик элементов и характеристик радиоэлектронных схем.
5. Приборы получившие название «Измерительные генераторы» являющиеся источниками электрических сигналов с заданными параметрами.
В соответствии с ГОСТ « Приборы электронные и радиоизмерительные. Классификация. Наименование и обозначения» делятся на 20 подгрупп. Каждая подгруппа обозначается прописной буквой русского алфавита и арабскими цифрами в зависимости от вида прибора. Приборы образующие один вид обозначаются порядковыми цифрами, отделенными горизонтальной черточкой.
Особенность измерения напряжения в высокочастотной электрической цепи связанно с электрической емкостью и индуктивностью во входной измерительной цепи. При больших частотах даже небольшие емкости и индуктивности во входной цепи вносят значительные погрешности измерения. Для измерения параметров высокочастотных цепей необходимо, чтобы прибор имел высокое входное сопротивление и возможно минимальные входные величины емкости и индуктивности. Ламповые вольтметры конструктивно удовлетворяют таким требованиям.
В вольтметрах и амперметрах переменного тока используются выпрямители, выполненные на полупроводниковых диодах. Это связано с тем, что измерительный механизм в электронных приборах применяется, как правило, магнитоэлектрической системы обладающих высокой чувствительностью.
Вольтметры электронные во входных цепях имеют делители напряжения на активных резисторах , а амперметры - набор шунтов. Это позволяет переключателями менять пределы измерения и делать прибор универсальным в широких пределах его применения. Структурная схема универсального электронного вольтметра (В7-17).
Универсальный вольтметр В7-17 предназначен для измерения постоянного, среднеквадратического значения гармонических напряжений и активного сопротивления.
Вольтметр относится к приборам у которого функциональная схема выполнена по схеме детектор-усилитель. В такой конструкции преобразователь 1 выполнен как выносной блок-детектор, который соединяется с прибором кабелем.
Есть другой тип электронных вольтметров по схеме усилитель-детектор. Такие приборы имеют более узкую полосу измеряемых частот, порядка 30 МГЦ. А вот нижний предел измерения ограничивается только уровнем собственных шумов усилителя.
11.03
Верхний предел измерения можно изменять с помощью делителя напряжения.
Для упрощения конструкции вольтметра по схеме усилитель-детектор в нем на входе встраивается делитель на два предела измерения 1:1 и 1: 1000. Для расширения пределов измерения можно использовать дополнительные делители напряжения в виде отдельных конструкций, и подключать к входу прибора. Для уменьшения влияния на измерительные цепи входное сопротивление этих приборов имеют высокое входное сопротивление - более миллиона Ом.
Рис. 38 Структурная схема вольтметра переменного тока типа усилитель-детектор
ВД - делитель напряжения.
УМ - усилитель мощности.
ДН - основной многоступенчатый делитель напряжения.
ШУ - широкополосный усилитель.
Д - детектор.
И - измерительный механизм, как правило электроизмерительный прибор с магнитоэлектрической системы.
Для получения высокого входного сопротивления во входной цепи милливольтметра используется полевой транзистор по схеме стокового повторителя.
К усилительным электронным устройствам милливольтметров предъявляются требования : постоянство во времени коэффициента усиления, низкий собственный шум усилительных устройств, использование детекторов средневыпрямленных и среднеквадратических значений переменного напряжения, применение глубокой отрицательной связи (ОС) для устранение тепловых проявлений и улучшения линейности преобразователей, использование дифференциальных усилителей.
Условные обозначения
Условное обозначение единицы измерения (или измеряемой величины) либо начальные буквы наименования прибора.
Род измеряемой величины Название прибора Условное обозначение
Ток Амперметр Миллиамперметр Микроамперметр
Напряжение Вольтметр Милливольтметр V MV
Электрическая мощность Ваттметр Киловаттметр W KW
Электрическая энергия Счетчик киловатт - часов
Сдвиг фаз Фазометр
Частота Частотометр Hz
Электрическое сопротивление Омметр Мегомметр
Условное обозначение системы прибора
Система прибора Условное обозначение
Магнитоэлектрическая: с подвижной рамкой и механической противодействующей силой с подвижными рамками, без механической противодействующей силы (логометр)
Электромагнитная: с механической противодействующей силой
Электродинамическая (без экрана): с механической противодействующей силой
Условные обозначения рода тока и числа фаз, класса точности прибора, испытательного напряжения изоляции, категории прибора по степени защищенности от внешних магнитных полей.
Условное обозначение Расшифровка условного обозначения
- Прибор постоянного тока
Прибор постоянного и переменного токов Прибор переменного тока Трехфазный прибор
1,5 Прибор класса точности 1,5
Измерительная цепь изолирована от корпуса и испытана напряжением 2 КВ
Осторожно! Прочность изоляции измерительной цепи не соответствует нормам. Шкала перпендикулярна горизонтальной плоскости Прибор нормально работает, когда лежит в горизонтальной плоскости
Прибор защищен от внешних магнитных полей
Прибор защищен от электрических полей
Вывод
Измерения и измерительные приборы - законы явлений природы, как выражения количественных отношений между факторами явлений, выводятся на основании измерений этих факторов. Приборы, приспособленные к таким измерениям, называются измерительными. Всякое измерение, какой бы ни было сложности, сводится к измерениям и измерительным приборам пространственности, времени, движения и давления, для чего могут быть избраны единицы мер условные, но постоянные или же так называемые абсолютные.
История наук, нуждающихся в измерениях, показывает, что точность методов измерений и измерительных приборов и построения соответственных измерений и измерительных приборов постоянно возрастают. Результатом этого роста является новая формулировка законов природы.
Как бы старательно ни делались измерения и измерительные приборы при повторении их, в обстоятельствах опыта, по-видимому одинаковых, всегда замечаются нетождественные результаты. Сделанные наблюдения требуют математической обработки, иногда весьма сложной; только после этого можно пользоваться найденными величинами для тех или других выводов.
Цель изучения измерительных комбинированных приборов состоит в том, чтобы будущий инженер получил необходимый минимум теоретических знаний о методах измерений, устройстве и принципе работы современных приборов и электронных устройств, используемых в современной электротехнике а так же приобрел практические знания и навыки работы с измерительной техникой.
Список литературы
1.Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи, изд. М., Гардарики 2007.
