Materiały dydaktyczne. Metrologia i systemy pomiarowe. Semestr III. Wykłady
|
|
- Dagmara Murawska
- 8 lat temu
- Przeglądów:
Transkrypt
1 Materiały dydaktyczne Metrologia i systemy pomiarowe Semestr III Wykłady 1
2 Temat 1: Wybrane zagadnienia metrologii ogólnej. 1. Wybrane zagadnienia metrologii ogólnej 1.1. Pomiar Obserwacje są pierwotnym i jednocześnie najbardziej elementarnym procesem poznawczym polegającym na przyporządkowaniu wrażeń występujących w świadomości człowieka zjawiskom fizycznym powodowanym przez rzeczy i istoty. Wyniki obserwacji mają charakter jakościowy i nie muszą stanowić podstawy do uogólnień naukowych ponieważ są: jakościowe, niejednoznaczne, niepełne, mają charakter subiektywny. Powyższych wad prawie całkowicie pozbawiony jest proces poznawczy nazywany pomiarem. Pomiar jest to proces poznawczy polegający na porównaniu z odpowiednią dokładnością wartości wielkości mierzonej z pewną jej wartością przyjętą za jednostkę miary. Jednostka miary jest umownie przyjętą i wyznaczoną z dostateczną dokładnością wartością danej wielkości, która służy do porównywania ze sobą innych wartości tej samej wielkości. Wielkościami mierzalnymi, z punktu widzenia metrologicznego, są wszystkie wielkości pozwalające się zmierzyć, a więc mające jednostki miar. Wielkości fizyczne mierzalne mogą mieć strukturę ciągłą (analogową) lub ziarnistą (dyskretną). Wielkości ciągłe w danym przedziale (zakresie) mogą przybierać nieskończenie wiele wartości różniących się o nieskończenie małe przyrosty. Wielkości ziarniste przyjmują w danym przedziale (zakresie) tylko określone wartości różniące się o skończone przyrosty. Najmniejszy możliwy przyrost stanowi elementarny kwant (ziarno) wielkości dyskretnej. Po przyjęciu odpowiedniej jednostki miary można przedstawić miarę każdej wielkości X w w postaci iloczynu liczby oderwanej X i jednostki miary a m X w = Xa m 2
3 1.2. Układ jednostek miar Zbiór jednostek wielkości mierzalnych nosi nazwę układu jednostek miar. Obecnie obowiązuje międzynarodowy układ jednostek, tzw. Układ SI. Różni się on od innych dotychczas stosowanych tym, że obejmuje wszystkie dziedziny nauki i techniki. Podstawowymi jednostkami układu SI są: jednostka długości metr, jednostka masy kilogram, jednostka czasu sekunda, jednostka natężenia prądu amper, jednostka temperatury termodynamicznej kelwin, jednostka światłości kandela, jednostka liczności materii mol. Uzupełniającymi jednostkami tego układu są: jednostka kąta płaskiego radian oraz jednostka kąta bryłowego steradian. Podstawową zaletą tego układu jest jego spójność definicje wszystkich jednostek zawierają współczynniki liczbowe równe jedności Błędy wyników pomiarów Niezgodność między wynikiem pomiaru, a wartością rzeczywistą wielkości mierzonej nazywamy błędem pomiaru. Wartość rzeczywista wielkości mierzonej najczęściej nie może być poznana, dlatego wprowadzono pojęcie wartości poprawnej wielkości. Wartość poprawna wielkości jest to wartość przybliżona w takim stopniu do wartości rzeczywistej tej wielkości, że różnica między nimi może być pominięta z punktu widzenia celu, dla którego pomiar jest wykonywany. Miarami dokładności pomiaru są: błąd bezwzględny oraz błąd względny pomiaru. Błędem bezwzględnym pomiaru nazywa się różnicę między wynikiem pomiaru X m a wartością rzeczywistą X r wielkości mierzonej. x = X m X r Błąd bezwzględny posiada następujące właściwości: Wyraża się go w jednostkach miary wielkości mierzonej Może mieć znak dodatni lub ujemny Nie nadaje się do porównywania narzędzi pomiarowych o różnych zakresach pomiarowych 3
4 Znacznie lepiej od błędu bezwzględnego określa niedokładność narzędzi pomiarowych błąd względny. Błąd względny to iloraz błędu bezwzględnego i wartości wielkości mierzonej zastosowanej do obliczenia tego błędu bezwzględnego. Błąd względny charakteryzuje się następującymi właściwościami: Jest bezwymiarowy Może mieć znak dodatni lub ujemny Bardzo często jest wyrażany w procentach Charakteryzuje on dokładność pomiaru lepiej niż błąd bezwzględny Umożliwia porównanie działania narzędzi pomiarowych o różnych zakresach pomiarowych Błędy występujące w pomiarach dzieli się na systematyczne i przypadkowe. Błąd systematyczny jest to błąd, który przy wielu pomiarach tej samej wielkości mierzonej, wykonywanych w tych samych warunkach, pozostaje stały zarówno co do wartości bezwzględnej, jak i co do znaku lub zmienia się wg określonego prawa wraz ze zmianą warunków odniesienia. Błąd przypadkowy jest to błąd zmieniający się w sposób nieprzewidziany zarówno co do wartości bezwzględnej, jak i co do znaku przy wykonywaniu dużej liczby pomiarów tej samej wartości wielkości mierzonej w warunkach praktycznie niezmiennych Wzorce miar jednostek elektrycznych Wzorzec miary jest to narzędzie pomiarowe odtwarzające, praktycznie niezmienne i z określoną dokładnością jedną lub kilka wartości danej wielkości. W metrologii elektrycznej takimi najczęściej używanymi wzorcami są wzorce siły elektromotorycznej, rezystancji, indukcyjności oraz pojemności. Wzorce siły elektromotorycznej i napięć 4
5 Typowymi wzorcami SEM i napięć są: ogniwo Westona oraz wzorce elektroniczne zbudowane z wykorzystaniem diod Zenera. Ogniwo Westona nasycone (rys ) mieści się w szklanym naczyniu o kształcie przypominającym literę H. Elektrodami ogniwa są druty platynowe wtopione w ramiona naczynia. Biegunem dodatnim ogniwa jest rtęć (Hg), biegunem ujemnym amalgamat kadmu (Cd Hg), a elektrolitem nasycony roztwór siarczanu kadmowego (CdSO 4 ). Przewężenia u dołu ramion naczynia zapobiegają przemieszczaniu się chemikaliów podczas transportu ogniwa. Rys Nasycone ogniwo Westona. Wartość znamionową napięcia źródłowego ogniw nasyconych o temperaturze +20 C wynosi od 1,01854V do 1,01885V, zależnie od stopnia zanieczyszczenia materiałów użytych do ich budowy. Z ogniw nie należy pobierać, ani też przepuszczać przez nie prądu dłuższy czas. Największy dopuszczalny, krótkotrwały prąd pobierany wynosi 1 µa. Pobieranie prądu 1 µa przez kilka minut powoduje odczuwalne zmniejszenie się napięcia ogniwa wskutek polaryzacji, jednakże już po krótkim czasie (po kilkunastu minutach) odzyskuje ono właściwą wartość. Podstawowymi elementami składowymi elektronicznych źródeł napięć wzorcowych są elementy o nieliniowej charakterystyce prądowo napięciowej oraz wzmacniacze operacyjne z ujemnym sprzężeniem zwrotnym. W praktyce jako elementy o nieliniowej charakterystyce 5
6 prądowo napięciowej wykorzystuje się diody Zenera spolaryzowane w kierunku zaporowym (rys ). Rys Dioda Zenera: a) charakterystyka prądowo napięciowa; b) symbol graficzny Przykładowe układy elektronicznych wzorców napięcia przedstawiono na rysunku Rys Schematy ideowe źródeł napięcia: układ najprostszy z diodą Zenera, układ ze wzmacniaczem operacyjnym Dla drugiego układu przedstawionego na rysunku 1.4.3: 6
7 Wzorce rezystancji Wzorce miary rezystancji są specjalnie zaprojektowanymi i starannie wykonanymi opornikami. Rezystory wzorcowe wykonuje się z drutu, taśmy lub blachy z materiału oporowego. Wzorce o małej wartości rezystancji (R n 0,1 Ω) wykonuje się z kawałka drutu lub blachy w postaci konstrukcji samonośnej zaopatrzonej w zaciski. Wzorce o średnich i dużych wartościach rezystancji wykonuje się w postaci cewki z izolowanego drutu rezystancyjnego odpowiednio ukształtowanej i zamkniętej w hermetyzowanej obudowie. Materiał rezystancyjny, z którego wykonuje się oporniki wzorcowe musi spełniać następujące wymagania: mieć dużą rezystywność, małą siłę termoelektryczną względem miedzi, mały współczynnik temperatury rezystancji, stałą wartość rezystancji w czasie. Wszystkie te wymagania dobrze spełnia materiał o nazwie handlowej manganin i dlatego jest on najczęściej wykorzystywany do budowy oporników wzorcowych. Przykład konstrukcji opornika wzorcowego pokazano na rysunku Rys Konstrukcja opornika wzorcowego: 1 zaciski napięciowe, 2 zaciski prądowe, 3 zwoje w przestrzeni hermetyzowanej. Oporniki dekadowe są wzorcami wielomianowymi rezystancji. Zawierają one zestaw oporników wzorcowych w układzie dziesiętnym połączonych szeregowo (rys ). 7
8 Rys Schemat rezystora pięciodekadowego. Wzorce pojemności Wzorcami pojemności są kondensatory o specjalnym wykonaniu. Najdokładniejszymi wzorcami są kondensatory liczalne. W kondensatorze liczalnym pojemność określa się na podstawie wymiarów geometrycznych. Kształty elektrod są proste, np. kondensator płaski. Bardzo dokładne kondensatory liczalne buduje się w specjalnym układzie elektrod walcowych, co pokazano na rysunku Rys Przekrój kondensatora liczalnego. Wzorce indukcyjności Wzorcową miarą indukcyjności odtwarzają cewki nawijane linką miedzianą skręconą z wielu cienkich, izolowanych drutów, na korpusach z materiału o małym temperaturowym 8
9 współczynniku rozszerzalności liniowej. Wzorce posiadają indukcyjność własną od 0,1 mh do 1H. LITERATURA 1. Chawaleba A., Poniński M., Siedlecki A., Metrologia elektryczna. Wydawnictwo Naukowo Techniczne, Warszawa 1979r. 2. Hagel R., Bielański K., Dyszyński J., Miernictwo elektryczne. Wydawnictwa Szkolne i Pedagogiczne, Warszawa 1975r. 3. Marcyniuk A., Piasecki E., Pluciński M., Szadkowski B., Podstawy Metrologii Elektrycznej. Wydawnictwo Naukowo Techniczne, Warszawa 1984r. 9
10 Temat 2: Analogowe przyrządy i przetworniki pomiarowe. 2. Analogowe przyrządy i przetworniki pomiarowe 2.1. Struktury metrologiczne przyrządów pomiarowych Przyrządem pomiarowym nazywamy narzędzie pomiarowe, które zapewnia jednoznaczne przetwarzanie wielkości mierzonej na inną wielkość wg znanej zależności lub na liczbowy wynik tj. wartość tej wielkości mierzonej. Zadanie takie przyrząd może zrealizować na wiele sposobów. Jeżeli przyrząd pomiarowy przetwarza ciągłą wielkość mierzoną na inną wielkość ciągłą lub na wychylenie wskazówki organu ruchomego, mówimy wtedy o analogowym przyrządzie pomiarowym. Proces przetwarzania wielkości mierzonej na wynik dokonuje się w przyrządzie pomiarowym w dłuższym łańcuchu przetwarzania. Ogniwa, z których zbudowany jest łańcuch przetwarzania nazywa się przetwornikami pomiarowymi. Analogowym przetwornikiem pomiarowym nazywamy przyrząd, który przetwarza wielkość mierzoną na inną wielkość fizyczną, najczęściej w sposób liniowy, z określoną znaną dokładnością. Przetwornik pomiarowy przedstawiony jest graficznie jako prostokąt z wyróżnionymi sygnałami wejściowym X i wyjściowym Y (rys ). Rys Oznaczenie przetwornika na schematach. Ze względów strukturalnych rozróżnia się przyrządy pomiarowe o strukturze otwartej oraz zamkniętej. W układach o strukturze otwartej (rys ) przetwarzanie informacji pomiarowej odbywa się tylko w jednym kierunku od wielkości mierzonej X przez przetworniki P 1, P 2, P 3 do wielkości wyjściowej Y. 10
11 Rys Przyrząd pomiarowy o strukturze otwartej schemat strukturalny. W przyrządach o strukturze zamkniętej istnieje oddziaływanie wejścia np. przetwornika końcowego P 3 na wejście przetwornika pierwszego P 1 (rys ). Przyrządy pomiarowe o strukturach zamkniętych mają dwa tory przetwarzania: główny (P 1, P 2, P 3 ) i pętlę sprzężenia zwrotnego przetwornik odwrotny P 4 (wzorzec nastawialny). Sprzężenie zwrotne może być zrealizowane samoczynnie i wówczas mówimy o przyrządzie automatycznym. Jeżeli w pętli sprzężenia zwrotnego pośredniczy obserwator, to mówimy o przyrządzie obsługiwanym ręcznie. Rys Schemat przyrządu pomiarowego o strukturze zamkniętej. W przedstawionym układzie na wejście przetwornika P1 oddziałuje różnica wielkości mierzonej i wzorcowej. W toku pomiaru wykonywanego ręcznie obserwator dąży do stanu, w którym wielkość wyjściowa przetwornika końcowego P3 jest równa zero. Wówczas wielkość mierzona i wzorcowa są sobie równe. Czynności wykonywane przez obserwatora można powierzyć serwomechanizmom. 11
12 2.2. Właściwości statyczne przyrządów i przetworników pomiarowych Przetwornik pomiarowy można opisać za pomocą dwu zmiennych wielkości: tzw. Wielkości wyjściowej (mierzonej) X, która wymusza stan fizyczny przetwornika oraz wielkości wyjściowej Y, która jest odpowiedzią przetwornika na wymuszenie i jednocześnie wynikiem przetwarzania (często wynikiem pomiaru). Jeżeli przez X oznaczymy wielkość stałą na wejściu, a przez Y wielkość stałą na wyjściu, to zależność: Y = F(X) charakteryzująca dany przetwornik nazywa się charakterystyką statyczną przetwornika. Inaczej mówiąc: charakterystyka statyczna przetwornika to zależność sygnału wyjściowego od wejściowego w stanie ustalonym. Wykres charakterystyki statycznej Y = F(X) przetwornika może mieć przebieg liniowy lub nieliniowy. W praktyce, w metrologii przetworniki o charakterystyce statycznej liniowej są najczęściej używane. Przykłady charakterystyk statycznych pokazano na rysunku Rys Przykłady charakterystyk przetwarzania: 1 liniowej, 2 nieliniowej. Ważną cechą przetwornika jest nachylenie charakterystyki statycznej nazywane czułością przetwornika. Czułość jest zdefiniowana wzorem: 12
13 Czułość przetworników liniowych jest stała w całym zakresie pomiarowym, a przetworników nieliniowych zmienia się od punktu do punktu charakterystyki statycznej. Rzeczywisty przetwornik pomiarowy jest urządzeniem zbudowanym przez człowieka. Ma ono ograniczoną dokładność przetwarzania: rzeczywisty przetwornik tylko w przybliżeniu realizuje fizyczną zasadę działania. Wszelkie odstępstwa charakterystyki statycznej przetwornika rzeczywistego od charakterystyki przetwornika idealnego są przyczyną błędów statycznych. Charakterystyka przetwornika idealnego ma postać: Y = F (X), czyli wielkość wyjściowa Y zależy tylko i wyłącznie od wielkości wejściowej X. W przypadku przetwornika rzeczywistego wielkość wyjściowa Y zależy nie tylko od wielkości wejściowej X ale również od innych wielkości Xi (np. temperatura, częstotliwość). Równanie określające charakterystykę statyczną dla przetwornika rzeczywistego jest słuszne tylko w znamionowych warunkach fizycznych. Naruszenie któregokolwiek warunku powoduje powstanie błędów systematycznych (błąd przesunięcia zera, zmiana czułości), co przedstawiono na rysunku Rys Ilustracja wpływu warunków (np. temperatury) na charakterystykę przetwornika: a) przesunięcie zera; b) zmiana czułości Dodatkowo, w rzeczywistym przetworniku mogą wystąpić takie zjawiska jak: tarcie, histereza magnetyczna, cieplna, szum cieplny. Są one przyczyną dodatkowego błędu, tzw. Błędu histerezy pomiarowej (rys ). 13
14 Rys Powstawanie błędu histerezy. Miarą dokładności statycznej przetwornika lub przyrządu pomiarowego jest klasa dokładności, zdefiniowana wzorem: gdzie: max maksymalny bezwzględny błąd zakresowy x 2 x 1 zakres pomiarowy przetwornika x 1, x 2 odpowiednio dolna i górna granica zakresu pomiarowego. Klasa dokładności określa błąd przyrządu pomiarowego w jego normalnych warunkach użytkowania. Normalne warunki użytkowania określają m.in. temperaturę, wilgotność otoczenia, częstotliwość, kształt krzywej prądu, ustawienie przyrządu. Umownie przyjęto następujące wartości klasy: ±0,1%, ±0,2%, ±0,5%, ±1%, ±1,5%, ±2,5% Właściwości dynamiczne przyrządów i przetworników pomiarowych O właściwościach dynamicznych przyrządu lub przetwornika pomiarowego mówimy wtedy, gdy wielkość mierzona (sygnał wejściowy) jest zmienna w czasie. Parametry dynamiczne przyrządu pomiarowego lub przetwornika najczęściej określa się w oparciu o odpowiedź skokową (czas ustalenia się wskazań to, przeregulowanie maxy) lub na podstawie jego charakterystyk częstotliwościowych (np. pasmo przenoszenia B). Odpowiedź typowego rzeczywistego przetwornika na wymuszenie skokowe o postaci: x(t) = Xm 1(t) 14
15 wraz z graficzną interpretacją czasu ustalania się wskazań to oraz przeregulowania maxy przedstawiono na rysunku Rys Ilustracja do definicji parametrów dynamicznych przetworników i przyrządów pomiarowych. Na rysunku przedstawiono logarytmiczną charakterystykę częstotliwościową amplitudową wraz z graficzną interpretacją pasma przenoszenia B. Rys Charakterystyka amplitudowa ilustracja pasma przenoszenia. Pasmem przenoszenia B jest przedział częstotliwości, w którym charakterystyka amplitudowa nie odchyla się od wartości znamionowej o więcej niż 3dB. W rozpatrywanym przypadku B = (fd, fg). 15
16 LITERATURA 1. Chawaleba A., Poniński M., Siedlecki A., Metrologia elektryczna. Wydawnictwo Naukowo Techniczne, Warszawa 1979r. 2. Marcyniuk A., Piasecki E., Pluciński M., Szadkowski B., Podstawy Metrologii Elektrycznej. Wydawnictwo Naukowo Techniczne, Warszawa 1984r. 16
17 Temat 3: Budowa, zasada działania wybranych przetworników elektromechanicznych. 3. Budowa, zasada działania wybranych przetworników elektromechanicznych Przetworniki elektromechaniczne są to przetworniki wielkości elektrycznych, najczęściej natężenia prądu, na wielkość mechaniczną przemieszczenie wskazówki. Są one stosowane jako końcowe przetworniki pomiarowe analogowych mierników elektrycznych. W większości tych mierników przetworniki elektromechaniczne są głównymi przetwornikami pomiarowymi Przetwornik magnetoelektryczny W przetwornikach magnetoelektrycznych źródłem momentu napędowego jest wzajemne oddziaływanie stałego pola magnetycznego i uzwojenie, przez które płynie prąd elektryczny. Najczęściej organem ruchomym przetwornika jest lekka cewka znajdująca się w nieruchomym polu magnesu trwałego (rys ). Rys Przetwornik magnetoelektryczny o organie ułożyskowanym na czopach: 1 magnes trwały, 2 cewka ruchoma, 3 nabiegunniki, 4 jarzmo, 5 sprężyna spiralna (górna i dolna), 6 rdzeń, 7 wskazówka. Moment napędowy Mn wyraża się wzorem: Mn = B I z d, gdzie: B indukcja magnetyczna pola magnesu trwałego l, d wymiary liniowe cewki z ilość zwojów I natężenie prądu przepływającego przez cewkę. 17
18 Momentowi napędowemu, powodującemu obrót cewki (wskazówki) przeciwdziała moment zwrotny Mz wytwarzany przez sprężyny, proporcjonalny do kąta wychylenia α. Mz = kα gdzie: k stała sprężyn α kąt wychylenia wskazówki. Położenie równowagi organu ruchomego określa warunek: Mn = Mz BIlzd = kα stąd przy czym α = Blzd k I = ci α = Blzd k I = const. Przetworniki magnetoelektryczne oznaczane są symbolem. Przetworniki magnetyczne wykorzystuje się do budowy amperomierzy i woltomierzy prądu stałego, omomierzy. W połączeniu z prostownikiem wykorzystywane są do pomiarów prądów i napięć przemiennych Przetwornik magnetoelektryczny ilorazowy logometr. Konstrukcję logometru pokazano na rysunku Rys Konstrukcja logometru. 18
19 Przetwornik magnetoelektryczny ilorazowy zbudowany jest z dwóch ruchomych cewek połączonych mechanicznie w sposób sztywny. Bloki cewek umieszczone są w szczelinach magnesu trwałego. Kształt szczelin jest taki, że skojarzone z cewkami pole magnetyczne nie jest równomierne (rys ). Rys Indukcja w szczelinie przetwornika ilorazowego. Kierunki prądów w cewkach są dobrane w taki sposób, aby momenty napędowe cewek były skierowane przeciwnie. Logometr nie posiada sprężyn służących do wytwarzania momentu zwrotnego. Indukcja B w szczelinie jest nierównomierna i zależy od kąta obrotu cewki B = f (α) Momenty napędowe (przeciwnie skierowane) cewek logometru wyraża się wzorami: M 1 = C 1 f(α)i 1 M 2 = C 2 f(α- γ)i 2 gdzie: I 1, I 2 natężenie prądów przepływających przez cewki α kąt między cewkami. W położeniu równowagi: M 1 = M 2 19
20 lub stąd: Projekt współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego I1 I2 = C2f(α γ) f1(α) C1f(α) α = f I1 Kąt odchylenia organu ruchomego, a więc wskazanie przetwornika zależy od ilorazu prądu w cewkach. Logometry magnetoelektryczne są oznaczane symbolem: I2. Logometry stosowane są w miernikach wielkości nieelektrycznych (np. temperatury) oraz do pomiaru stanu izolacji Przetwornik elektromagnetyczny W przetwornikach elektromagnetycznych moment napędowy powstaje w wyniku wzajemnego oddziaływania (przyciągania lub odpychania) rdzeni wykonanych z materiału ferromagnetycznego miękkiego. Rdzenie te są magnesowane polem magnetycznym wytworzonym przez cewkę, w której płynie mierzony prąd. Budowę przetwornika elektromagnetycznego o okrągłej cewce przedstawiono na rysunku Rys Przetwornik elektromagnetyczny o okrągłej cewce i dwóch rdzeniach. 20
21 Rdzeń nieruchomy zamocowany jest do nieruchomej cewki, przez którą płynie przetwarzany prąd. Drugi rdzeń jest połączony mechanicznie z osią obrotu organu ruchomego. Moment zwrotny wytwarza jedna sprężyna spiralna. Moment napędowy powstaje wskutek odpychania się rdzeni. Zwrot momentu napędowego w przetwornikach elektromagnetycznych nie zależy od kierunku przepływu prądu mierzonego przez cewkę. Dlatego tego typu przetworniki mogą być stosowane w pomiarach stałoprądowych, jak i w pomiarach prądu przemiennego. Wychylenie organu ruchomego α wyraża się wzorem: gdzie: L indukcyjność cewki miernika k stała sprężyny = 1 2k I natężenie prądu przepływającego przez cewkę dl dα I2 Mierniki elektromagnetyczne należą do mierników konstrukcyjnie prostych i niezawodnych. Są stosowane najczęściej jako amperomierze i woltomierze prądu przemiennego, rzadziej jako mierniki prądu stałego. Są oznaczane symbolem Przetworniki elektrodynamiczne i ferrodynamiczne Konstrukcję przetwornika elektrodynamicznego przedstawiono na rysunku Rys Przetwornik elektrodynamiczny; 1 cewka nieruchoma, 2 cewka ruchoma. 21
22 Przetwornik elektrodynamiczny ma dwa niezależne obwody elektryczne, które mogą być zasilane dwoma różnymi prądami. Jeden z tych prądów (rys ) I 1 płynie przez cewkę nieruchomą wytwarzając pole magnetyczne o proporcjonalnym do I 1 natężeniu H. Drugi prąd I 2 jest za pomocą sprężynek doprowadzany do cewki ruchomej. Moment napędowy powstaje w wyniku współdziałania pola H (I 1 ) z prądem I 2 płynącym w cewce ruchomej. Dla odpowiednio dobranych wymiarów cewek można uzyskać niezależność momentu napędowego od odchylenia : M N = k I 1 I 2 Jeżeli obudowy przetwornika zasili się prądami przemiennymi, wówczas moment napędowy średni wyrazi się wzorem: M Nśr = k I 1 I 2 cos φ gdzie: I 1, I 2 wartości skuteczne prądów Φ kąt przesunięcia fazowego między prądami I 1 i I 2 Przetworniki ferrodynamiczne działają w oparciu o tę samą zasadę działania, co przetwornik elektrodynamiczny. Różnica w budowie pomiędzy nimi polega na tym, że w przetworniku elektrodynamicznym linie sił pola magnetycznego wytworzonego przez cewkę nieruchomą zamykają się przez powietrze, a w przetworniku ferrodynamicznym przez szczelinę i rdzeń z blach ferromagnetycznych. Przetwornik ferrodynamiczny pokazano na rysunku Rys Przetwornik ferrodynamiczny; 1 cewka nieruchoma, 2 cewka ruchoma, 3 rdzeń obwodu ferromagnetycznego. 22
23 Przetworniki elektrodynamiczne i ferrodynamiczne są wykorzystywane do budowy amperomierzy i woltomierzy laboratoryjnych prądu stałego oraz woltomierzy prądu przemiennego. Symbol przetwornika elektrodynamicznego to. Symbol przetwornika ferrodynamicznego to. LITERATURA 1. Chawaleba A., Poniński M., Siedlecki A., Metrologia elektryczna. Wydawnictwo Naukowo Techniczne, Warszawa 1979r. 2. Marcyniuk A., Piasecki E., Pluciński M., Szadkowski B., Podstawy Metrologii Elektrycznej. Wydawnictwo Naukowo Techniczne, Warszawa 1984r. 23
24 Temat 4: Analogowe przetworniki pomiarowe wielkości elektrycznych. 4. Analogowe przetworniki pomiarowe wielkości elektrycznych grupy: Analogowe przetworniki pomiarowe wielkości elektrycznych można podzielić na trzy Przetworniki skali Przetworniki rodzaju przebiegu sygnału Przetworniki rodzaju wielkości 4.1. Przetworniki skali Charakteryzują się one tym, że przebiegi sygnałów wejściowego i wyjściowego są takie same, a różnią się tylko skalą lub poziomem mocy. Reprezentantami tej grupy są: dzielniki napięć, przekładniki, wzmacniacze pomiarowe. Dzielniki napięć Dzielniki napięcia są budowane z wzorcowych oporników (dzielniki rezystancyjne), wzorcowych kondensatorów (dzielniki pojemnościowe) albo jako indukcyjne dzielniki napięcia (rys ). Rys Dzielniki pomiarowe: a) rezystancyjny; b) pojemnościowy; c) indukcyjny. Dzielnik napięcia jest przetwornikiem, który zapewnia uzyskanie określonego stosunku między napięciem wejściowym U 1 i wyjściowym U 2 : 24
25 K = U1 U2 Stosunek K nosi nazwę przekładni (przełożenia) dzielnika. Przekładnia dzielnika rezystancyjnego (rys ) wynosi K = R1 + R2 R2, a dzielniki te znajdują zastosowanie przede wszystkim przy pomiarze napięcia stałego metodą kompensacyjną. W pomiarach napięcia przemiennego o bardzo dużej wartości (dziesiątki i setki kilowoltów) znajdują zastosowanie pojemnościowe dzielniki napięcia. Przełożenie dzielnika pojemnościowego K = C1 + C2 C1 (przy czym C 1, C 2 jak na rys ). Pojemnościowe dzielniki stosuje się przy rozszerzaniu zakresu napięciowego woltomierzy elektrostatycznych oraz w elektroenergetyce przy pomiarach najwyższych napięć. Dokładność pomiarowych dzielników pojemnościowych jest przeciętna: klasy 0,5; 1; 3. Pojemnościowych dzielników pomiarowych nie używa się przy pomiarach prądu stałego. Dzielniki indukcyjnościowe stosuje się w zakresie częstotliwości akustycznych do bardzo dokładnego pomiaru prądu przemiennego. Przekładniki prądowe i napięciowe Przekładniki są transformatorami o specjalnej konstrukcji. Służą do zasilania obwodów napięciowych lub prądowych przyrządów pomiarowych. Zastosowanie przekładników umożliwia: Pomiar dużych wartości prądów i napięć miernikami o mniejszych zakresach pomiarowych Odizolowanie mierników od obwodów wysokiego napięcia (względy bezpieczeństwa) Umieszczenie mierników w pewnej odległości od obwodu badanego w miejscu dogodnym dla osoby odczytującej Przekładniki prądowe mają uzwojenie pierwotne i wtórne nawinięte na rdzeniu ferromagnetycznym, wykonanym z blach transformatorowych płaskich, lub na rdzeniu zwijanym z taśmy (rys ). 25
26 Rys Przekładnik prądowy: a) zasada pracy; b) symbol graficzny. Uzwojenia są starannie odizolowane od siebie. Izolacja zabezpiecza przed przebiciem uzwojenia wtórnego wysokim napięciem, które może występować na przewodzie z mierzonym prądem. Przekładniki prądowe pracują w reżimie zbliżonym do stanu zwarcia znamionowego transformatora mocy. Wówczas można pominąć prąd magnesujący i korzystać z przybliżonej zależności z 1 I 1 = z 2 I 2 przy czym: I 1, I 2 wartości skuteczne prądów pierwotnego i wtórnego; z 1, z 2 liczby zwojów uzwojeń pierwotnego i wtórnego. Z zależności tej można określić (z pewnym błędem) wartość prądu pierwotnego I 1 na podstawie pomiaru prądu wtórnego I 2. z1 I 1 I2 z1 Występujący w wyrażeniu stosunek z 1/ z 2 nosi nazwę przekładni zwojowej. Przekładnik napięciowy przedstawiono na rysunku Rys Przekładnik napięciowy: a) schemat; b) symbol graficzny. 26
27 Przekładnik napięciowy jest pomiarowym transformatorem jednofazowym pracującym w warunkach zbliżonych do stanu jałowego. Umożliwia pomiary i kontrolę parametrów elektrycznych w sieci wysokiego napięcia przy zastosowaniu aparatury niskiego napięcia w warunkach pełnego bezpieczeństwa obsługi. Do zacisków pierwotnych przekładnika doprowadza się napięcie pierwotne U 1, do zacisków wtórnych z napięciem U 2 dołącza się przyrządy takie jak woltomierz, częstościomierz, obwody napięciowe watomierza, licznika, fazomierza, przekaźnika itp. Małe obciążenia przekładnika napięciowego oraz małe impedancje uzwojeń powodują, że przekładnia rzeczywista Pn określona stosunkiemu 1 /U 2 jest w przybliżeniu równa przekładni zwojowejz 1 /z 2. Pn = U1 U2 z1 z2 Wzmacniacze pomiarowe Wzmacniacz pomiarowy jest przetwornikiem pośredniczącym, który umożliwia pomiary sygnałów elektrycznych o małej i bardzo małej mocy. Gdy istotną wielkością sygnału jest napięcie, mówimy o wzmacniaczu napięciowym, gdy natężenie prądu prądowym. Dzięki wzmacniaczom rozszerza się obszar pomiarowy na wielkości, które bez wzmacniaczy nie dałyby się mierzyć i umożliwia się użycie do takich pomiarów pewnych odmian przetworników z natury swej o niedostatecznej czułości, które bez wzmacniaczy byłyby do takich celów bezużyteczne. Współczesne wzmacniacze pomiarowe są elektronicznymi układami półprzewodnikowymi, w których elementem aktywnym (wzmacniającym) jest tranzystor. Współczesne wzmacniacze elektroniczne najczęściej są wykonywane technologią scaloną (monolityczną) i są złożoną siecią elementów aktywnych i pasywnych. Z punktu widzenia metrologicznego wzmacniaczom pomiarowym stawia się następujące wymagania: Odpowiednie wzmocnienie (przeważnie duże) Duża stabilność wzmocnienia 27
28 Niski próg czułości (uwarunkowany poziomem szumów własnych, sygnałem niezrównoważenia i dryftem zera) Duża impedancja (lub rezystancja) wejściowa Odpowiednia impedancja wyjściowa (wiąże się to z zapewnieniem odpowiedniego poziomu sygnału wyjściowego niezbędnego np. do wysterowania miernika magnetoelektrycznego lub z postacią sygnału wyjściowego) Małe zniekształcenie sygnału wyjściowego (związane z zniekształceniami nieliniowymi i szerokością pasma przenoszenia) Galwaniczna separacja wejścia i wyjścia Schemat strukturalny wzmacniacza ze sprzężeniem zwrotnym szeregowym napięciowym pokazano na rysunku Rys Wzmacniacz z ujemnym sprzężeniem zwrotnym szeregowo napięciowym. Zadowalające właściwości metrologiczne wzmacniaczy pomiarowych otrzymuje się dzięki zastosowaniu we wzmacniaczu o dużym (lub bardzo dużym) wzmocnieniu (w tzw. Pętli otwartej ujemnego sprzężenia zwrotnego. Sprzężenie zwrotne ujemne może być realizowane na cztery sposoby: szeregowe napięciowe, równoległe napięciowe, szeregowe prądowe, równoległe prądowe. Zależnie od sposobu sprzężenia otrzymuje się odpowiednią podstawową właściwość metrologiczną wzmacniacza, np. szeregowe sprzężenie napięciowe zapewnia wzmacnianie napięciowe (duża impedancja wejściowa). 28
29 Podstawowe właściwości wzmacniacza pomiarowego napięciowego wyrażają równania: U 2 = KU K = K' 1+βK' 1 β 4.1a Z we = (1 + βk )Z we 4.1b Δ o K = Δ o K 1 1+βK' 4.1c Widać, że wzmocnienie K wzmacniacza z ujemnym sprzężeniem zwrotnym (napięciowym, szeregowym), zależy od przełożenia β napięcia w pętli sprzężenia przy danym wzmocnieniu K w pętli otwartej. Jeśli K jest bardzo duże (np. kilkadziesiąt tysięcy lub więcej), to wzmocnienie równa się w przybliżeniu 1/ β (bo jedynka staje się nieistotna). Od przełożenia (dzielnika) β zależy wartość wzmocnienia K i dokładność wzmacniacza. Z równania 4.1b wynika, że impedancja wejściowa jest (1 + βk ) razy większa niż impedancja w pętli otwartej. Z równania 4.1c wynika, że względna zmiana wzmocnienia Δ o K wzmacniacza pomiarowego jest (1 + βk ) razy mniejsza niż względna zmiana wzmocnienia Δ o K wzmacniacza z pętlą otwartą. Ma to duże znaczenie, ponieważ niestałość wzmocnienia K jest bardzo duża i dzięki sprzężeniu jest wielokrotnie zmniejszona. Istnieją dwa podstawowe, ze względu na przeznaczenie, typy wzmacniaczy pomiarowych: wzmacniacz prądu stałego i wzmacniacz prądu przemiennego. Dla każdego z tych typów charakterystyczne jest odpowiednie pasmo częstotliwości przenoszonych, tzn. przedział częstotliwości napięcia wejściowego, dla którego współczynnik wzmocnienia K zmienia się w granicach błędu dopuszczalnego. Na rysunku przedstawiono charakterystyki wzmacniacza prądu stałego i wzmacniacza prądu przemiennego. 29
30 Rys Charakterystyki wzmacniacza: a) prądu stałego; b) prądu przemiennego Przetworniki rodzaju przebiegu sygnału. Tą grupę urządzeń przetwarzających przebieg napięcia lub prądu stanowią prostowniki oraz przetworniki termoelektryczne. Przetworniki prostownikowe Prostowniki są to przetworniki, za pomocą których odpowiednią miarę wielkości prądu przemiennego (wartość szczytową, średnią natężenia lub napięcia) przetwarza się na natężenie lub napięcie prądu stałego. Obecnie do konstrukcji prostowników wykorzystuje się diody półprzewodnikowe. Charakterystykę prądowo napięciową diody prostowniczej pokazano na rysunku Rys Charakterystyka prądowo - napięciowa diody prostowniczej. Przykład prostownika przetwarzającego wartość szczytową napięcia przemiennego na napięcie stałe (U N /U_) przedstawiono na rysunku
31 Rys Prostownik jednopałkowy z obciążeniem rezystancyjno pojemnościowym: a) schemat; b) przebiegi napięć i prądu w układzie. Lepszymi parametrami charakteryzują się prostowniki dwupółkowe (rys ). Rys Schemat oraz przebiegi napięć i prądu w prostowniku dwupółkowym z obciążeniem rezystancyjno pojemnościowym Przetworniki rodzaju wielkości Do tej grupy przetworników można zaliczyć np. przetwornik napięcia na prąd, mocy na prąd itp. 31
32 Przykład konstrukcji przetwornika mocy czynnej prądu przemiennego rysunku pokazano na Rys Schemat funkcjonalny przetwornika mocy czynnej. Przetwornik mocy czynnej zawiera układ mnożący oraz układ uśredniający. Jako układ mnożący może być użyty diodowy układ kwadratorowy, a jako układ uśredniający miliwoltomierz magnetoelektryczny o dużej rezystancji wewnętrznej. LITERATURA 1. Chawaleba A., Poniński M., Siedlecki A., Metrologia elektryczna. Wydawnictwo Naukowo Techniczne, Warszawa 1979r. 2. Marcyniuk A., Piasecki E., Pluciński M., Szadkowski B., Podstawy Metrologii Elektrycznej. Wydawnictwo Naukowo Techniczne, Warszawa 1984r. 3. Pióro B., Pióro M., Podstawy elektroniki. Wydawnictwa Szkolne i Pedagogiczne, Warszawa 1994r. 32
33 Temat 5: Pomiary napięcia i natężenia prądu metodą wychyleniową. 5. Pomiary napięcia i natężenia prądu metodą wychyleniową W metodzie wychyleniowej wartość mierzonego napięcia lub natężenia prądu jest bezpośrednio wskazywana przez przyrząd pomiarowy. Wskazaniem tym może być wychylenie wskazówki przetwornika elektromechanicznego, liczba wskazywana przez miernik cyfrowy, wykres chwilowych zmian wartości napięcia lub prądu przedstawiony na ekranie oscyloskopu. Zakres wartości napięcia i natężenia prądu mierzonych metodą wychyleniową wynosi dla napięcia od ok V do 10 5 V, a dla natężenia prądu od A do 10 5 A. Zakres częstotliwości napięcia i prądu mierzonych tą metodą wynosi od zera do kilku GHz Pomiar napięcia woltomierzem Przyrząd służący do pomiaru napięcia nazywa się woltomierzem. Budowane i stosowane są woltomierze elektromechaniczne i elektroniczne. W celu dokonania pomiaru napięcia na jednym z elementów obwodu elektrycznego, woltomierz łączy się równolegle z tym elementem. Biegunowość zacisków woltomierzy służących do pomiaru napięcia stałego jest oznaczona (znakami + i ). Zaciski woltomierza służącego do pomiaru napięcia zmiennego nie są wyróżnione lub wyróżniony i oznaczony (znakiem ) jest zacisk, który łączy się z zaciskiem obwodu kontrolowanego o potencjale równym zeru. Rezystancja Rv lub ( impedancja Zv) wewnętrzna rzeczywistego woltomierza powinna być możliwie duża ze względu na dokładność pomiaru. Układ ilustrujący zasadę pomiaru napięcia stałego przedstawiono na rysunku Rys Układ do pomiaru napięcia stałego za pomocą woltomierza. 33
34 W przedstawionym na rsunku układzie przed załączeniem woltomierza napięcie na odbiorniku R o wynosi: U = E 1 + Rw Ro Po załączeniu woltomierza napięcie mierzone na odbiorniku R przyjmuje wartość: Uv = E 1+ Rw Ro + Rw Rv Błąd względny spowodowany rezystancją woltomierza wynosi: δrv = 1 1+ Rw R, gdzie R = RwR R w+r o Dla R o >>R w błąd ten wynosi δ Rv Rw Rv 5.2. Wybrane przykłady woltomierzy elektromechanicznych Woltomierz magnetoelektryczny Jest on najczęściej stosowanym przyrządem służącym do pomiaru napięcia stałego i pomiaru wartości skutecznej napięcia sinusoidalnego w zakresie częstotliwości 10Hz 20kHz. Pomiar napięcia stałego Układ woltomierza przedstawiono na rysunku Rys Układ woltomierza. 34
35 Woltomierz napięcia stałego jest zbudowany z przetwornika magnetoelektrycznego o rezystancji cewki ruchomej r z szeregowo włłączonym opornikiem Rd wykonanym z manganianu (lub innego materiału o małym współczynniku temperaturowym rezystancji). Napięcie mierzone U wymusza w woltomierzu prąd I = U r+rd gdzie r rezystancja cewki nawiniętej przewodem miedzianym. Odchylenie organu ruchomego ustroju jest proporcjonalne do prądu α = Ci Po podstawieniu do tego wyrażenia wartości prądu otrzymuje się U = c r+rd W określonej temperaturze otoczenia rezystancja woltomierza ma wartość stałą (r + R d = const = c 1 ), zatem = c c1 U=c2U Odchylenie organu ruchomego woltomierza jest więc proporcjonalne do mierzonego napięcia. Czułość woltomierza S = dα/du = c 2 ma wartość stałą, podziałka jest więc równomierna. Podziałkę można wywzorcować bezpośrednio w jednostkach napięcia: woltach, kilowoltach lub miliwoltach. Rozszerzenia zakresu pomiarowego woltomierza dokonuje się przez szeregowe dołączenie dodatkowego rezystora Rd 1 nazywanego posobnikiem (rys ). 35
36 Rys Rozszerzenie zakresu pomiarowego woltomierza. Wartość rezystancji posobnika dana jest wzorem: Rd 1 = (n 1) Rv gdzie: Rv = r + Rd rezystancja wewnętrzna amperomierza n = Un' Un mnożnik zakresu Pomiar napięcia zmiennego W woltomierzu magnetoelektrycznym służącym do pomiaru napięcia przemiennego prąd płynący przez przetwornik jest prostowany za pomocą prostownika jednopałkowego lub dwupółkowego. Odpowiednie przykłady rozwiązań układowych pokazano na rysunku Rys Układ woltomierza magnetoelektrycznego do pomiaru napięcia zmiennego: a) z prostownikiem; b), c) z prostownikiem dwupółkowym. 36
37 W woltomierzu magnetoelektrycznym napięcia zmiennego przez przetwornik przepływa prąd pulsujący. W stanie ustalonym, z powodu bezwładności i tłumienia organu ruchomego, odchylenie α jest proporcjonalne do średniej wartości prądu płynącego przez przetwornik. α = CJ śr = C 1 U śr W obwodach prądu przemiennego jako wartości charakterystyczne napięcia i natężenia prądu stosuje się wartości skuteczne, więc podziałkę miernika skaluje się w wartościach skutecznych, przy założeniu, że wielkości mierzone mają przebiegi sinusoidalne o znanym współczynniku kształtu. kk = I Iśr = Im 2 2 π Im = π 2 2 1,11 Podziałka jest wykonana w taki sposób (zmniejszona długość działek), że wartości odczytane są 1,11 razy większe od wartości średnich prądu, czyli przy przebiegu sinusoidalnym są równe wartościom skutecznym. Tak wykonana podziałka traci ważność przy przebiegach odkształconych. Posługiwanie się przyrządem prostownikowym przy pomiarze wartości skutecznej przebiegu odkształconego powoduje powstanie błędu zależnego od współczynnika kształtu przebiegu k k. Błąd procentowy: δ% = 1,11- kk kk 100 Woltomierz elektromagnetyczny Z zasady działania przetwornika elektromagnetycznego wynika, że może być on użyty do pomiaru napięcia stałego i zmiennego. Najczęściej woltomierz elektromagnetyczny stosuje się do pomiaru napięć przemiennych o częstotliwości 50Hz. Układ woltomierza napięcia zmiennego przedstawiono na rysunku
38 Rys Układ woltomierza elektromagnetycznego. W celu pomiaru napięcia szeregowo z cewką przetwornika elektromagnetycznego (reprezentowaną na rysunku opornością R c i indukcyjnością L c ) łączy się posobnik R d. Odchylenie organu ruchomego przy pomiarze napięcia zmiennego wynosi: α = k U 2 dl (Rc + Rd) 2 + w 2 L 2 dα Posobnik R d służy do rozszerzania zakresu pomiarowego oraz kompensacji błędów częstotliwościowego i temperaturowego woltomierza. Kondensator C bocznikujący posobnik R d służy do kompensacji błędu częstotliwościowego. Woltomierze elektromagnetyczne stosowane są do pomiaru napięcia w zakresie 5 700V Woltomierze elektroniczne Rozwój technologii i konstrukcji elementów i układów półprzewodnikowych, a zwłaszcza układów scalonych spowodował upowszechnienie się woltomierzy elektronicznych. Woltomierze można podzielić na dwie grupy: Woltomierze elektroniczne analogowe (nazywane woltomierzami elektronicznymi) Woltomierze cyfrowe 38
39 Woltomierze analogowe Schemat blokowy woltomierza elektronicznego analogowego przedstawiono na rysunku Rys Schemat blokowy woltomierza elektronicznego. Składa się on z następujących zespołów: układu wejściowego, przetwornika elektronicznego, wskaźnika i zasilacza. Układ wejściowy służy do zmiany zakresów pomiarowych woltomierza, najczęściej jest to dzielnik napięcia lub wtórnik napięciowy. Przetwornik elektroniczny służy do przetworzenia mierzonego napięcia na prąd o wartości średniej proporcjonalnej do tego napięcia. Przetwornik elektroniczny często jest urządzeniem bardzo rozbudowanym. W zależności od przeznaczenia woltomierza, w skład przetwornika mogą wchodzić następujące układy elektroniczne: wzmacniacz pomiarowy prądu stałego, detektor, wzmacniacz pomiarowy napięcia zmiennego, wzmacniacz selektywny, mieszacz, generator, przetwornik napięcia stałego na zmienne i inne. Wskaźnik jest najczęściej przetwornikiem magnetoelektrycznym. Układ woltomierza napięcia stałego pokazano na rysunku Rys Schemat blokowy woltomierza elektronicznego do pomiaru napięcia stałego. 39
40 Przetwornik elektroniczny woltomierza napięcia stałego jest wzmacniaczem prądu stałego. Powinien on zapewnić wzmocnienie mocy sygnału wejściowego do poziomu umożliwiającego wysterowanie wskaźnika magnetoelektrycznego. Schemat blokowy woltomierza elektronicznego do pomiaru napięcia zmiennego przedstawiono na rysunku Rys Schemat blokowy woltomierza elektronicznego do pomiaru napięcia zmiennego. W woltomierzu elektronicznym służącym do pomiaru napięcia zmiennego przetwornikiem elektronicznym jest prostownik lub prostownik i wzmacniacz pomiarowy prądu stałego. Woltomierze cyfrowe Rozwój cyfrowej techniki pomiarowej spowodował upowszechnienie się woltomierzy cyfrowych. W porównaniu z innymi woltomierzami, woltomierze cyfrowe cechuje duża dokładność pomiaru, krótki czas pomiaru, postać wyniku dogodna do odczytu oraz cyfrowego przetwarzania i przechowywania informacji. Budowę woltomierza cyfrowego przedstawiono na rysunku Rys Schemat blokowy woltomierza cyfrowego. Woltomierz cyfrowy składa się z następujących podstawowych zespołów: układu wejściowego, przetwornika analogowo cyfrowego, wskaźnika cyfrowego i zasilacza. 40
41 Układ wejściowy służy do zmiany zakresów pomiarowych woltomierza cyfrowego. Jest on wykonany w sposób podobny jak w woltomierzu elektronicznym. W woltomierzach cyfrowych często proces zmiany zakresów pomiarowych oraz przełączania biegunowości jest zautomatyzowany. W układach wejściowych woltomierzy cyfrowych służących do pomiaru napięcia stałego często stosowany jest filtr dolnoprzepustowy. Zadaniem tego filtru jest tłumienie napięcia zmiennego doprowadzanego wraz z napięciem mierzonym do wejścia woltomierza. Częstotliwość graniczna tego filtru powinna być wystarczająco mała Pomiar natężenia prądu amperomierzem Przyrząd służący do pomiaru natężenia prądu nazywa się amperomierzem. W celu pomiaru prądu płynącego przez jeden z elementów obwodu elektrycznego, amperomierz łączy się szeregowo z tym elementem. Biegunowość zacisków amperomierza służącego do pomiaru prądu stałego jest oznaczona (znakami + i ). Zaciski amperomierza służącego do pomiaru prądu zmiennego nie są wyróżnione. Schemat układu pomiaru natężenia prądu stałego amperomierzem przedstawia rysunek Rys Układ do pomiaru prądu amperomierzem Amperomierze elektromechaniczne wybrane przykłady Do pomiaru prądu najczęściej są stosowane amperomierze elektromechaniczne. W zależności od rodzaju przetwornika rozróżnia się amperomierze: magnetoelektryczny, elektromagnetyczny i elektrodynamiczny. 41
42 Amperomierze magnetoelektryczne Amperomierz magnetoelektryczny należy do najczęściej stosowanych przyrządów służących do pomiaru natężenia prądu stałego i wartości skutecznej natężenia prądu sinusoidalnego o częstotliwości 20 Hz 20 khz w zakresie od ok. 10 μa do 10 A. Sam przetwornik magnetoelektryczny jest amperomierzem i służy do pomiaru natężenia prądu stałego do 0,5 A. Górny zakres pomiarowy takiego amperomierza jest ograniczony wytrzymałością cieplną przetwornika. Do rozszerzenia zakresu pomiarowego amperomierza magnetoelektrycznego stosowane są boczniki. W celu kompensacji błędu temperaturowego amperomierza z bocznikiem, szeregowo z przetwornikiem łączy się opornik wykonany z materiału o małym współczynniku temperaturowym rezystancji. Opornik ten powoduje wzrost rezystancji amperomierza. Układ amperomierza magnetoelektrycznego służącego do pomiaru prądu stałego przedstawiono na rysunku Natężenie prądu mierzonego I oblicza się z zależności: I = ip 1 + Rp + Rk Rb Rys Układ amperomierza magnetoelektrycznego. Oznaczając n = I/i p otrzymuje się: Rb = Rp + Rk n - 1 W amperomierzu magnetoelektrycznym służącym do pomiaru prądu zmiennego prąd płynący przez przetwornik jest prostowany. Do tego celu stosowane są prostowniki półprzewodnikowe, jednopołówkowe i dwupołówkowe (rys ). Nieliniowość 42
43 charakterystyki napięciowo prądowej diody prostowniczej powoduje nieliniową zależność między natężeniem prądu mierzonego i odchyleniem organu ruchomego przetwornika. Do rozszerzenia zakresu pomiarowego amperomierza magnetoelektrycznego prostownikiem są stosowane boczniki. Rys Układ amperomierza magnetoelektrycznego do pomiaru prądu zmiennego: a) z prostownikiem jednopołówkowym; b) z prostownikiem dwupołówkowym; c) z prostownikiem dwupołówkowym i bocznikiem. Amperomierze elektromagnetyczne Amperomierze elektromagnetyczne są produkowane we wszystkich klasach dokładności i służą do pomiaru prądu w zakresie od kilku miliamperów do setek amperów. Dolny zakres pomiarowy amperomierza elektromagnetycznego ogranicza duża impedancja cewki, ponieważ cewka amperomierza służącego do pomiaru małego prądu musi mieć dużą liczbę zwojów. Górny zakres pomiarowy jest ograniczony możliwościami konstrukcyjnymi, cewka przetwornika musi być bowiem wykonana z przewodu o dużym przekroju. Amperomierze elektromagnetyczne często są budowane jako wielozakresowe. Zmianę zakresów uzyskuje się najczęściej za pomocą odczepów z cewki. Rys Zmiana zakresu pomiarowego amperomierza elektromagnetycznego za pomocą odczepów z cewki. 43
44 Odchylenie organu ruchomego przetwornika elektromagnetycznego zależy od kwadratu prądu płynącego przez cewkę przetwornika, zatem amperomierze elektromagnetyczne mogą być używane do pomiaru prądu stałego i zmiennego. Wskazania obecnie produkowanych amperomierzy elektromagnetycznych są zwykle takie same przy prądzie stałym i zmiennym. Przy pomiarze prądu zmiennego amperomierz elektromagnetyczny wskazuje wartość skuteczną mierzonego prądu Amperomierze elektroniczne Schemat typowego elektronicznego amperomierza przedstawiono na rysunku Rys Schemat funkcjonalny amperomierza elektronicznego: a) prądu stałego; b) prądu przemiennego. Układ tego typu amperomierza zawiera bocznik R b, na którym mierzy się spadek napięcia za pomocą miliwoltomierza elektronicznego. LITERATURA 1. Chawaleba A., Poniński M., Siedlecki A., Metrologia elektryczna. Wydawnictwo Naukowo Techniczne, Warszawa 1979r. 2. Hagel R., Bielański K., Dyszyński J., Miernictwo elektryczne. Wydawnictwa Szkolne i Pedagogiczne, Warszawa 1975r. 3. Marcyniuk A., Piasecki E., Pluciński M., Szadkowski B., Podstawy Metrologii Elektrycznej. Wydawnictwo Naukowo Techniczne, Warszawa 1984r. 44
45 Temat 6: Pomiary napięcia i natężenia prądu metodami kompensacyjnymi. 6. Pomiary napięcia i natężenia prądu metodami kompensacyjnymi Metody kompensacyjne należą do szerszej grupy metod pomiarowych, zwanych metodami zerowymi. Pomiary metodami zerowymi polegają na stwierdzeniu zerowej różnicy między wartością mierzoną i wartością wzorcową. Stwierdzenia zerowej różnicy dokonuje się za pomocą wskaźników zera, odznaczających się dużą czułością. Taki sposób pomiaru odznacza się dwoma istotnymi cechami: w procesie pomiarowym może uczestniczyć wzorzec, a ponadto w chwili stwierdzenia zerowej różnicy następuje bezpośrednie porównanie wartości mierzonej z wzorcową. Wymienione cechy są bardzo korzystne z punktu widzenia definicji pomiaru i stawiają metody zerowe w rzędzie najdokładniejszych metod pomiarowych. O dużej dokładności metod zerowych decydują następujące cechy: Minimalny pobór mocy z układu badanego Duża czułość osiągana w wyniku zastosowania czułych wskaźników zera 6.1. Kompensacyjne pomiary napięć stałych Pomiar kompensacyjny napięcia elektrycznego polega na porównaniu napięcia mierzonego U x ze znaną wartością napięcia wzorcowego U wz. W układzie kompensacyjnym pokazanym na rysunku galwanometr wskazuje różnicę napięć U x i U wz. Przez regulację wartości napięcia wzorcowego można doprowadzić wskazanie galwanometru do zera. Stan kompensacji zachodzi, gdy galwanometr nie wykazuje przepływu prądu, I g = 0; wtedy U x = U wz. Rys Zasada kompensacji napięć. 45
46 W układzie pomiarowym realizującym metodę kompensacyjną pomiaru napięcia, zwanym dalej kompensatorem, do nastawiania wartości napięcia wzorcowego wykorzystuje się regulowany spadek napięcia na oporniku wzorcowym, który jest zasilany z pomocniczego obwodu prądowego. Ta regulacja może być dokonywana prze zmianę prądu lub zmianę rezystancji. Stąd podział kompensatorów na dwa podstawowe układy: Kompensatory o regulowanym prądzie pomocniczym Kompensatory o stałym prądzie pomocniczym Schemat kompensatora o regulowanym prądzie pomocniczym przedstawiono na rysunku Rys Kompensator o regulowanym prądzie pomocniczym I p. Kompensator o stałym prądzie pomocniczym przedstawiono na rysunku Rys Kompensator o stałym prądzie pomocniczym I p (kompensacja pojedyncza). 46
47 Kompensator ten różni się od kompensatora z rysunku tym, że opornik kompensacyjny R k jest regulowany. Zmiany R k nie mogą naruszać stałej wartości prądu pomocniczego I p jest to jedno z podstawowych wymagań konstrukcyjnych w kompensatorach o stałym prądzie pomocniczym i jego rozwiązanie prowadzi do różnych odmian układowych. Taki sposób postępowania, tzw. Kompensacja pojedyncza, prowadzi jednak do pomiarów mało dokładnych, głównie z powodu ograniczonej dokładności wskazań miliamperomierza. W celu zwiększenia dokładności pomiarów stosuje się tzw. Kompensację podwójną, która umożliwia wykorzystanie ogniwa wzorcowego w procesie pomiarowym. Schemat kompensatora wyjaśniający zasadę podwójnej kompensacji pokazano na rysunku Rys Kompensator o stałym prądzie pomocniczym (kompensacja podwójna). Różni się on od układu z rysunku tylko tym, że zawiera ogniwo wzorcowe E wz umieszczone w obwodzie napięciowym. Pomiar napięcia U x wymaga tutaj kolejnego skompensowania napięć: wzorcowego E wz i mierzonego U x. Sposób postępowania jest taki sam jak w kompensacji pojedynczej; galwanometr można przełączać w odpowiednie obwody (pozycje 1 i 2 przełącznika). W wyniku obu kompensacji otrzymuje się (poz. 1) E wz = I p R k1 oraz (poz. 2) U x = I p R k2 47
Przyrządy i przetworniki pomiarowe
Przyrządy i przetworniki pomiarowe Są to narzędzia pomiarowe: Przyrządy -służące do wykonywania pomiaru i służące do zamiany wielkości mierzonej na sygnał pomiarowy Znajomość zasady działania przyrządów
Bardziej szczegółowoLekcja 69. Budowa przyrządów pomiarowych.
Lekcja 69. Budowa przyrządów pomiarowych. Metrologia jest jednym z działów nauki zajmująca się problemami naukowo-technicznymi związanymi z pomiarami, niezależnie od rodzaju wielkości mierzonej i od dokładności
Bardziej szczegółowoKatedra Elektroniki ZSTi. Lekcja 12. Rodzaje mierników elektrycznych. Pomiary napięći prądów
Katedra Elektroniki ZSTi Lekcja 12. Rodzaje mierników elektrycznych. Pomiary napięći prądów Symbole umieszczone na przyrządzie Katedra Elektroniki ZSTiO Mierniki magnetoelektryczne Budowane: z ruchomącewkąi
Bardziej szczegółowoĆwiczenie 4 Badanie wpływu napięcia na prąd. Wyznaczanie charakterystyk prądowo-napięciowych elementów pasywnych... 68
Spis treêci Wstęp................................................................. 9 1. Informacje ogólne.................................................... 9 2. Zasady postępowania w pracowni elektrycznej
Bardziej szczegółowoPodstawy miernictwa. Mierniki magnetoelektryczne
Podstawy miernictwa Miernik - przyrząd pozwalający określić wartość mierzonej wielkości (np. napięcia elektrycznego, ciśnienia, wilgotności), zazwyczaj przy pomocy podziałki ze wskazówką lub wyświetlacza
Bardziej szczegółowoĆWICZENIE 5. POMIARY NAPIĘĆ I PRĄDÓW STAŁYCH Opracowała: E. Dziuban. I. Cel ćwiczenia
ĆWICZEIE 5 I. Cel ćwiczenia POMIAY APIĘĆ I PĄDÓW STAŁYCH Opracowała: E. Dziuban Celem ćwiczenia jest zaznajomienie z przyrządami do pomiaru napięcia i prądu stałego: poznanie budowy woltomierza i amperomierza
Bardziej szczegółowoBadziak Zbigniew Kl. III te. Temat: Budowa, zasada działania oraz rodzaje mierników analogowych i cyfrowych.
Badziak Zbigniew Kl. III te Temat: Budowa, zasada działania oraz rodzaje mierników analogowych i cyfrowych. 1. MIERNIKI ANALOGOWE Mierniki magnetoelektryczne. Miernikami magnetoelektrycznymi nazywamy mierniki,
Bardziej szczegółowoNarzędzia pomiarowe Wzorce Parametrami wzorca są:
Narzędzia pomiarowe zespół środków technicznych umożliwiających wykonanie pomiaru. Obejmują: wzorce przyrządy pomiarowe przetworniki pomiarowe układy pomiarowe systemy pomiarowe Wzorce są to narzędzia
Bardziej szczegółowoPomiar rezystancji metodą techniczną
Pomiar rezystancji metodą techniczną Cel ćwiczenia. Poznanie metod pomiarów rezystancji liniowych, optymalizowania warunków pomiaru oraz zasad obliczania błędów pomiarowych. Zagadnienia teoretyczne. Definicja
Bardziej szczegółowoĆWICZENIE 15 BADANIE WZMACNIACZY MOCY MAŁEJ CZĘSTOTLIWOŚCI
1 ĆWICZENIE 15 BADANIE WZMACNIACZY MOCY MAŁEJ CZĘSTOTLIWOŚCI 15.1. CEL ĆWICZENIA Celem ćwiczenia jest poznanie podstawowych właściwości wzmacniaczy mocy małej częstotliwości oraz przyswojenie umiejętności
Bardziej szczegółowoBADANIE AMPEROMIERZA
BADANIE AMPEROMIERZA 1. Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest poznanie metod pomiaru prądu, nabycie umiejętności łączenia prostych obwodów elektrycznych, oraz poznanie warunków i zasad sprawdzania amperomierzy
Bardziej szczegółowo3. Przebieg ćwiczenia I. Porównanie wskazań woltomierza wzorcowego ze wskazaniami woltomierza badanego.
Badanie woltomierza 1. Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z rożnymi układami nastawienia napięcia oraz metodami jego pomiaru za pomocą rożnych typów woltomierzy i nabranie umiejętności posługiwania
Bardziej szczegółowoPRZYRZĄDY POMIAROWE. Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego
PRZYRZĄDY POMIAROWE Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego Przyrządy pomiarowe Ogólny podział: mierniki, rejestratory, detektory, charakterografy.
Bardziej szczegółowoZakres wymaganych wiadomości do testów z przedmiotu Metrologia. Wprowadzenie do obsługi multimetrów analogowych i cyfrowych
Zakres wymaganych wiadomości do testów z przedmiotu Metrologia Ćwiczenie 1 Wprowadzenie do obsługi multimetrów analogowych i cyfrowych budowa i zasada działania przyrządów analogowych magnetoelektrycznych
Bardziej szczegółowoPOMIARY BEZPOŚREDNIE I POŚREDNIE PODSTAWOWYCH WIELKOŚCI ELEKTRYCZNYCH
ĆWICZENIE 1 POMIY BEZPOŚEDNIE I POŚEDNIE PODSTWOWYCH WIELKOŚCI ELEKTYCZNYCH 1.1. Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest nauczenie posługiwania multimetrem cyfrowym i przyrządami analogowymi przy pomiarach
Bardziej szczegółowoPodstawy Elektrotechniki i Elektroniki. Opracował: Mgr inż. Marek Staude
Podstawy Elektrotechniki i Elektroniki Opracował: Mgr inż. Marek Staude Część 3 Zagadnienie mocy w obwodzie RLC przy wymuszeniu sinusoidalnym Przypomnienie ostatniego wykładu Prąd i napięcie sinusoidalnie
Bardziej szczegółowoElementy elektrotechniki i elektroniki dla wydziałów chemicznych / Zdzisław Gientkowski. Bydgoszcz, Spis treści
Elementy elektrotechniki i elektroniki dla wydziałów chemicznych / Zdzisław Gientkowski. Bydgoszcz, 2015 Spis treści Przedmowa 7 Wstęp 9 1. PODSTAWY ELEKTROTECHNIKI 11 1.1. Prąd stały 11 1.1.1. Podstawowe
Bardziej szczegółowoPytania podstawowe dla studentów studiów I-go stopnia kierunku Elektrotechnika VI Komisji egzaminów dyplomowych
Pytania podstawowe dla studentów studiów I-go stopnia kierunku Elektrotechnika VI Komisji egzaminów dyplomowych 1 Podstawy metrologii 1. Model matematyczny pomiaru. 2. Wzorce jednostek miar. 3. Błąd pomiaru.
Bardziej szczegółowoĆwiczenie nr 3 OBWODY LINIOWE PRĄDU SINUSOIDALNEGO
Politechnika Gdańska Wydział Elektrotechniki i Automatyki 1. Wstęp st. stacjonarne I st. inżynierskie, Mechatronika (WM) Laboratorium Elektrotechniki Ćwiczenie nr 3 OBWODY LINIOWE PRĄDU SINUSOIDALNEGO
Bardziej szczegółowoPytania podstawowe dla studentów studiów I-go stopnia kierunku Elektrotechnika VI Komisji egzaminów dyplomowych
Pytania podstawowe dla studentów studiów I-go stopnia kierunku Elektrotechnika VI Komisji egzaminów dyplomowych 0 Podstawy metrologii 1. Model matematyczny pomiaru. 2. Wzorce jednostek miar. 3. Błąd pomiaru.
Bardziej szczegółowoĆWICZENIE 6 POMIARY REZYSTANCJI
ĆWICZENIE 6 POMIAY EZYSTANCJI Opracowała: E. Dziuban I. Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest wdrożenie umiejętności poprawnego wyboru metody pomiaru w zależności od wartości mierzonej rezystancji oraz postulowanej
Bardziej szczegółowoLiniowe układy scalone w technice cyfrowej
Liniowe układy scalone w technice cyfrowej Wykład 6 Zastosowania wzmacniaczy operacyjnych: konwertery prąd-napięcie i napięcie-prąd, źródła prądowe i napięciowe, przesuwnik fazowy Konwerter prąd-napięcie
Bardziej szczegółowoWzmacniacze operacyjne
Wzmacniacze operacyjne Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest badanie podstawowych układów pracy wzmacniaczy operacyjnych. Wymagania Wstęp 1. Zasada działania wzmacniacza operacyjnego. 2. Ujemne sprzężenie
Bardziej szczegółowoZespół Szkół Technicznych im. J. i J. Śniadeckich w Grudziądzu
Zespół Szkół Technicznych im. J. i J. Śniadeckich w Grudziądzu Przedmiot: Pomiary Elektryczne Materiały dydaktyczne: Pomiar i regulacja prądu i napięcia zmiennego Zebrał i opracował: mgr inż. Marcin Jabłoński
Bardziej szczegółowoMiernictwo elektryczne i elektroniczne
Miernictwo elektryczne i elektroniczne Metrologia jest specjalnością obejmującą teorię mierzenia i problemy technicznej realizacji procesu pomiarowego. Wielkości aktywne można mierzyć bez dodatkowego źródła
Bardziej szczegółowoMiernictwo - W10 - dr Adam Polak Notatki: Marcin Chwedziak. Miernictwo I. dr Adam Polak WYKŁAD 10
Miernictwo I dr Adam Polak WYKŁAD 10 Pomiary wielkości elektrycznych stałych w czasie Pomiary prądu stałego: Technika pomiaru prądu: Zakresy od pa do setek A Czynniki wpływające na wynik pomiaru (jest
Bardziej szczegółowoĆwiczenia tablicowe nr 1
Ćwiczenia tablicowe nr 1 Temat Pomiary mocy i energii Wymagane wiadomości teoretyczne 1. Pomiar mocy w sieciach 3 fazowych 3 przewodowych: przy obciążeniu symetrycznym i niesymetrycznym 2. Pomiar mocy
Bardziej szczegółowoProstowniki. Prostownik jednopołówkowy
Prostowniki Prostownik jednopołówkowy Prostownikiem jednopołówkowym nazywamy taki prostownik, w którym po procesie prostowania pozostają tylko te części przebiegu, które są jednego znaku a części przeciwnego
Bardziej szczegółowoBadanie transformatora
Ćwiczenie 14 Badanie transformatora 14.1. Zasada ćwiczenia Transformator składa się z dwóch uzwojeń, umieszczonych na wspólnym metalowym rdzeniu. Do jednego uzwojenia (pierwotnego) przykłada się zmienne
Bardziej szczegółowoLABORATORIUM PODSTAW ELEKTROTECHNIKI Badanie transformatora jednofazowego
Ćwiczenie 5 Wydział Geoinżynierii, Górnictwa i Geologii LABORATORIUM PODSTAW ELEKTROTECHNIKI Badanie transformatora jednofazowego Opracował: Grzegorz Wiśniewski Zagadnienia do przygotowania Rodzaje transformatorów.
Bardziej szczegółowoLaboratorium Podstaw Elektrotechniki i Elektroniki
Politechnika Gdańska Wydział Elektrotechniki i utomatyki 1. Wstęp st. stacjonarne I st. inżynierskie, Energetyka Laboratorium Podstaw Elektrotechniki i Elektroniki Ćwiczenie nr 3 OBWODY LINIOWE PĄDU SINUSOIDLNEGO
Bardziej szczegółowoMetodę poprawnie mierzonego prądu powinno się stosować do pomiaru dużych rezystancji, tzn. wielokrotnie większych od rezystancji amperomierza: (4)
OBWODY JEDNOFAZOWE POMIAR PRĄDÓW, NAPIĘĆ. Obwody prądu stałego.. Pomiary w obwodach nierozgałęzionych wyznaczanie rezystancji metodą techniczną. Metoda techniczna pomiaru rezystancji polega na określeniu
Bardziej szczegółowoŹródła zasilania i parametry przebiegu zmiennego
POLIECHNIKA ŚLĄSKA WYDZIAŁ INŻYNIERII ŚRODOWISKA I ENERGEYKI INSYU MASZYN I URZĄDZEŃ ENERGEYCZNYCH LABORAORIUM ELEKRYCZNE Źródła zasilania i parametry przebiegu zmiennego (E 1) Opracował: Dr inż. Włodzimierz
Bardziej szczegółowoZASADA DZIAŁANIA miernika V-640
ZASADA DZIAŁANIA miernika V-640 Zasadniczą częścią przyrządu jest wzmacniacz napięcia mierzonego. Jest to układ o wzmocnieniu bezpośred nim, o dużym współczynniku wzmocnienia i dużej rezystancji wejściowej,
Bardziej szczegółowoIndukcja wzajemna. Transformator. dr inż. Romuald Kędzierski
Indukcja wzajemna Transformator dr inż. Romuald Kędzierski Do czego służy transformator? Jest to urządzenie (zwane też maszyną elektryczną), które wykorzystując zjawisko indukcji elektromagnetycznej pozwala
Bardziej szczegółowo12. Zasilacze. standardy sieci niskiego napięcia tj. sieci dostarczającej energię do odbiorców indywidualnych
. Zasilacze Wojciech Wawrzyński Wykład z przedmiotu Podstawy Elektroniki - wykład Zasilacz jest to urządzenie, którego zadaniem jest przekształcanie napięcia zmiennego na napięcie stałe o odpowiednich
Bardziej szczegółowoRys Schemat parametrycznego stabilizatora napięcia
ĆWICZENIE 12 BADANIE STABILIZATORÓW NAPIĘCIA STAŁEGO 12.1. CEL ĆWICZENIA Celem ćwiczenia jest poznanie zasady działania, budowy oraz podstawowych właściwości różnych typów stabilizatorów półprzewodnikowych
Bardziej szczegółowoGALWANOMETR UNIWERSALNY V 5-99
GALWANOMETR UNWERSALNY V 5-99 Przyrząd jest miernikiem elektrycznym systemu magnetoelektrycznego przystosowanym do pomiarów prądów i napięć stałych oraz zmiennych. Pomiar prądów i napięć zmiennych odbywa
Bardziej szczegółowoĆwiczenie 8 Temat: Pomiar i regulacja natężenia prądu stałego jednym i dwoma rezystorem nastawnym Cel ćwiczenia
Ćwiczenie 8 Temat: Pomiar i regulacja natężenia prądu stałego jednym i dwoma rezystorem nastawnym Cel ćwiczenia Właściwy dobór rezystorów nastawnych do regulacji natężenia w obwodach prądu stałego. Zapoznanie
Bardziej szczegółowoSprawozdanie z ćwiczenia na temat. Badanie dokładności multimetru cyfrowego dla funkcji pomiaru napięcia zmiennego
Szablon sprawozdania na przykładzie ćwiczenia badanie dokładności multimetru..... ================================================================== Stronę tytułową można wydrukować jak podano niżej lub
Bardziej szczegółowoE1. OBWODY PRĄDU STAŁEGO WYZNACZANIE OPORU PRZEWODNIKÓW I SIŁY ELEKTROMOTORYCZNEJ ŹRÓDŁA
E1. OBWODY PRĄDU STŁEGO WYZNCZNIE OPORU PRZEWODNIKÓW I SIŁY ELEKTROMOTORYCZNEJ ŹRÓDŁ tekst opracowała: Bożena Janowska-Dmoch Prądem elektrycznym nazywamy uporządkowany ruch ładunków elektrycznych wywołany
Bardziej szczegółowoBadanie transformatora
Ćwiczenie 14 Badanie transformatora 14.1. Zasada ćwiczenia Transformator składa się z dwóch uzwojeń, umieszczonych na wspólnym metalowym rdzeniu. Do jednego uzwojenia (pierwotnego) przykłada się zmienne
Bardziej szczegółowoĆwiczenie 2. Temat: Metody i narzędzia pomiarowe Cel ćwiczenia
Temat: Metody i narzędzia pomiarowe Cel ćwiczenia Ćwiczenie 2 Zaznajomienie się z narzędziami i metodami pomiarowymi. Nauczenie się, jak mierzyć miernikami analogowymi i cyfrowymi. Obsługa przyrządów pomiarowych
Bardziej szczegółowoZastosowania liniowe wzmacniaczy operacyjnych
UKŁADY ELEKTRONICZNE Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych Zastosowania liniowe wzmacniaczy operacyjnych Laboratorium Układów Elektronicznych Poznań 2008 1. Cel i zakres ćwiczenia Celem ćwiczenia jest
Bardziej szczegółowoMostek Wheatstone a, Maxwella, Sauty ego-wiena. Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego
Mostek Wheatstone a, Maxwella, Sauty ego-wiena Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego 2 Do pomiaru rezystancji rezystorów, rezystancji i indukcyjności
Bardziej szczegółowoSPIS TREŚCI. 1. Pojęcia podstawowe Określanie dokładności pomiarów Spis treści
Spis treści 1. Pojęcia podstawowe... 13 1.1. Obiekt fizyczny, wielkość fizyczna (mierzalna)... 13 1.2. Proces pomiarowy... 14 1.3. Jednostka miary, układy wielkości i układy jednostek miar... 15 1.4. Urządzenia
Bardziej szczegółowo2. Narysuj schemat zastępczy rzeczywistego źródła napięcia i oznacz jego elementy.
Ćwiczenie 2. 1. Czym się różni rzeczywiste źródło napięcia od źródła idealnego? Źródło rzeczywiste nie posiada rezystancji wewnętrznej ( wew = 0 Ω). Źródło idealne posiada pewną rezystancję własną ( wew
Bardziej szczegółowoPracownia Automatyki i Elektrotechniki Katedry Tworzyw Drzewnych Ćwiczenie 1. Połączenia szeregowe oraz równoległe elementów RC
Pracownia Automatyki i Elektrotechniki Katedry Tworzyw Drzewnych Ćwiczenie ĆWICZENIE Połączenia szeregowe oraz równoległe elementów C. CEL ĆWICZENIA Celem ćwiczenia jest praktyczno-analityczna ocena wartości
Bardziej szczegółowoLaboratorium Podstaw Pomiarów
Laboratorium Podstaw Pomiarów Ćwiczenie 5 Pomiary rezystancji Instrukcja Opracował: dr hab. inż. Grzegorz Pankanin, prof. PW Instytut Systemów Elektronicznych Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych
Bardziej szczegółowoZaznacz właściwą odpowiedź
EUOEEKTA Ogólnopolska Olimpiada Wiedzy Elektrycznej i Elektronicznej ok szkolny 200/20 Zadania dla grupy elektrycznej na zawody I stopnia Zaznacz właściwą odpowiedź Zadanie Kondensator o pojemności C =
Bardziej szczegółowoMiernictwo I INF Wykład 13 dr Adam Polak
Miernictwo I INF Wykład 13 dr Adam Polak ~ 1 ~ I. Właściwości elementów biernych A. Charakterystyki elementów biernych 1. Rezystor idealny (brak przesunięcia fazowego między napięciem a prądem) brak części
Bardziej szczegółowoMetody mostkowe. Mostek Wheatstone a, Maxwella, Sauty ego-wiena
Metody mostkowe Mostek Wheatstone a, Maxwella, Sauty ego-wiena Rodzaje przewodników Do pomiaru rezystancji rezystorów, rezystancji i indukcyjności cewek, pojemności i stratności kondensatorów stosuje się
Bardziej szczegółowoINSTRUKCJA LABORATORIUM ELEKTROTECHNIKI BADANIE TRANSFORMATORA. Autor: Grzegorz Lenc, Strona 1/11
NSTRKCJA LABORATORM ELEKTROTECHNK BADANE TRANSFORMATORA Autor: Grzegorz Lenc, Strona / Badanie transformatora Celem ćwiczenia jest poznanie zasady działania transformatora oraz wyznaczenie parametrów schematu
Bardziej szczegółowoZespół Szkół Technicznych im. J. i J. Śniadeckich w Grudziądzu
Zespół Szkół Technicznych im. J. i J. Śniadeckich w Grudziądzu Laboratorium Elektryczne Montaż Maszyn i Urządzeń Elektrycznych Instrukcja Laboratoryjna: Badanie ogniwa galwanicznego. Opracował: mgr inż.
Bardziej szczegółowoLaboratorium Podstaw Elektrotechniki i Elektroniki
Politechnika Gdańska Wydział Elektrotechniki i utomatyki 1. Wstęp st. stacjonarne I st. inżynierskie, Energetyka Laboratorium Podstaw Elektrotechniki i Elektroniki Ćwiczenie nr 2 OBWODY NIELINIOWE PRĄDU
Bardziej szczegółowoĆw. 7 Wyznaczanie parametrów rzeczywistych wzmacniaczy operacyjnych (płytka wzm. I)
Ćw. 7 Wyznaczanie parametrów rzeczywistych wzmacniaczy operacyjnych (płytka wzm. I) Celem ćwiczenia jest wyznaczenie parametrów typowego wzmacniacza operacyjnego. Ćwiczenie ma pokazać w jakich warunkach
Bardziej szczegółowoLaboratorium Metrologii
Laboratorium Metrologii Ćwiczenie nr 3 Oddziaływanie przyrządów na badany obiekt I Zagadnienia do przygotowania na kartkówkę: 1 Zdefiniować pojęcie: prąd elektryczny Podać odpowiednią zależność fizyczną
Bardziej szczegółowoPOMIARY CHARAKTERYSTYKI CZĘSTOTLIWOŚCIOWEJ IMPEDANCJI ELEMENTÓW R L C
ĆWICZENIE 4EMC POMIARY CHARAKTERYSTYKI CZĘSTOTLIWOŚCIOWEJ IMPEDANCJI ELEMENTÓW R L C Cel ćwiczenia Pomiar parametrów elementów R, L i C stosowanych w urządzeniach elektronicznych w obwodach prądu zmiennego.
Bardziej szczegółowoBADANIE PRZEKŁADNIKÓW PRĄDOWYCH
1. Podstawy teoretyczne ĆWCENE NR 4 BADANE PREKŁADNKÓW PRĄDOWYCH Przekładnik prądowy jest to urządzenie elektryczne transformujące sinusoidalny prąd pierwotny na prąd wtórny o wartości dogodnej do zasilania
Bardziej szczegółowoĆWICZENIE 14 BADANIE SCALONYCH WZMACNIACZY OPERACYJNYCH
1 ĆWICZENIE 14 BADANIE SCALONYCH WZMACNIACZY OPERACYJNYCH 14.1. CEL ĆWICZENIA Celem ćwiczenia jest pomiar wybranych charakterystyk i parametrów określających podstawowe właściwości statyczne i dynamiczne
Bardziej szczegółowoTRANSFORMATORY. Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego
TRANSFORMATORY Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego Maszyny elektryczne Przemiana energii za pośrednictwem pola magnetycznego i prądu elektrycznego
Bardziej szczegółowoSpis treści 3. Spis treści
Spis treści 3 Spis treści Przedmowa 11 1. Pomiary wielkości elektrycznych 13 1.1. Przyrządy pomiarowe 16 1.2. Woltomierze elektromagnetyczne 18 1.3. Amperomierze elektromagnetyczne 19 1.4. Watomierze prądu
Bardziej szczegółowoWYDZIAŁ PPT / KATEDRA INŻYNIERII BIOMEDYCZNE D-1 LABORATORIUM Z MIERNICTWA I AUTOMATYKI Ćwiczenie nr 14. Pomiary przemieszczeń liniowych
Cel ćwiczenia: Poznanie zasady działania czujników dławikowych i transformatorowych, w typowych układach pracy, określenie ich podstawowych parametrów statycznych oraz zbadanie ich podatności na zmiany
Bardziej szczegółowoWydział Elektrotechniki, Automatyki, Informatyki i Elektroniki Katedra Elektroniki
Wydział Elektrotechniki, Automatyki, Informatyki i Elektroniki Na podstawie instrukcji Wtórniki Napięcia,, Laboratorium układów Elektronicznych Opis badanych układów Spis Treści 1. CEL ĆWICZENIA... 2 2.
Bardziej szczegółowoPODSTAWY ELEKTRONIKI I MIERNICTWA
PODSTAWY ELEKTRONIKI I MIERNICTWA Konsultacje: - czwartki 15.05-15.35 WEL, pok. 56/100 tel. 839-082 jjakubowski@wat.edu.pl 4.1. Pojęcia podstawowe M E T R O L O G I A OGÓLNA TEOTERYCZNA PRAWNA STOSOWANA
Bardziej szczegółowo12.2. Kompensator o regulowanym prądzie i stałym rezystorze (Lindecka)
. POMARY METODĄ KOMPENSACYJNĄ Opracowała: R. Antkowiak Na format elektroniczny przetworzył: A. Wollek Niniejszy rozdział stanowi część skryptu: Materiały pomocnicze do laboratorium z Metrologii elektrycznej
Bardziej szczegółowoProjektowanie systemów pomiarowych
Projektowanie systemów pomiarowych 03 Konstrukcja mierników analogowych Zasada działania mierników cyfrowych Przetworniki pomiarowe wielkości elektrycznych 1 Analogowe przyrządy pomiarowe Podział ze względu
Bardziej szczegółowoĆwiczenie: "Obwody ze sprzężeniami magnetycznymi"
Ćwiczenie: "Obwody ze sprzężeniami magnetycznymi" Opracowane w ramach projektu: "Informatyka mój sposób na poznanie i opisanie świata realizowanego przez Warszawską Wyższą Szkołę Informatyki. Zakres ćwiczenia:
Bardziej szczegółowoWzmacniacz jako generator. Warunki generacji
Generatory napięcia sinusoidalnego Drgania sinusoidalne można uzyskać Poprzez utworzenie wzmacniacza, który dla jednej częstotliwości miałby wzmocnienie równe nieskończoności. Poprzez odtłumienie rzeczywistego
Bardziej szczegółowoTranzystorowe wzmacniacze OE OB OC. na tranzystorach bipolarnych
Tranzystorowe wzmacniacze OE OB OC na tranzystorach bipolarnych Wzmacniacz jest to urządzenie elektroniczne, którego zadaniem jest : proporcjonalne zwiększenie amplitudy wszystkich składowych widma sygnału
Bardziej szczegółowoTemat: Elementy elektroniczne stosowane w urządzeniach techniki komputerowej
Temat: Elementy elektroniczne stosowane w urządzeniach techniki komputerowej W układach elektronicznych występują: Rezystory Rezystor potocznie nazywany opornikiem jest jednym z najczęściej spotykanych
Bardziej szczegółowoTranzystory bipolarne elementarne układy pracy i polaryzacji
Tranzystory bipolarne elementarne układy pracy i polaryzacji Ryszard J. Barczyński, 2010 2014 Politechnika Gdańska, Wydział FTiMS, Katedra Fizyki Ciała Stałego Materiały dydaktyczne do użytku wewnętrznego
Bardziej szczegółowoWZMACNIACZ NAPIĘCIOWY RC
WZMACNIACZ NAPIĘCIOWY RC 1. WSTĘP Tematem ćwiczenia są podstawowe właściwości jednostopniowego wzmacniacza pasmowego z tranzystorem bipolarnym. Zadaniem ćwiczących jest dokonanie pomiaru częstotliwości
Bardziej szczegółowoStatyczne badanie wzmacniacza operacyjnego - ćwiczenie 7
Statyczne badanie wzmacniacza operacyjnego - ćwiczenie 7 1. Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z podstawowymi zastosowaniami wzmacniacza operacyjnego, poznanie jego charakterystyki przejściowej
Bardziej szczegółowoĆwiczenie 4 WYZNACZANIE INDUKCYJNOŚCI WŁASNEJ I WZAJEMNEJ
Ćwiczenie 4 WYZNCZNE NDUKCYJNOŚC WŁSNEJ WZJEMNEJ Celem ćwiczenia jest poznanie pośrednich metod wyznaczania indukcyjności własnej i wzajemnej na podstawie pomiarów parametrów elektrycznych obwodu. 4..
Bardziej szczegółowoWYDZIAŁ.. LABORATORIUM FIZYCZNE
W S E i Z W WASZAWE WYDZAŁ.. LABOATOUM FZYCZNE Ćwiczenie Nr 10 Temat: POMA OPOU METODĄ TECHNCZNĄ. PAWO OHMA Warszawa 2009 Prawo Ohma POMA OPOU METODĄ TECHNCZNĄ Uporządkowany ruch elektronów nazywa się
Bardziej szczegółowoĆwiczenie nr 3 Sprawdzenie prawa Ohma.
Ćwiczenie nr 3 Sprawdzenie prawa Ohma. 1. Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest praktyczne wykazanie i potwierdzenie słuszności zależności określonych prawem Ohma. Zastosowanie prawa Ohma dla zmierzenia oporności
Bardziej szczegółowoĆwiczenie: "Właściwości wybranych elementów układów elektronicznych"
Ćwiczenie: "Właściwości wybranych elementów układów elektronicznych" Opracowane w ramach projektu: "Informatyka mój sposób na poznanie i opisanie świata realizowanego przez Warszawską Wyższą Szkołę Informatyki.
Bardziej szczegółoworezonansu rezonansem napięć rezonansem szeregowym rezonansem prądów rezonansem równoległym
Lekcja szósta poświęcona będzie analizie zjawisk rezonansowych w obwodzie RLC. Zjawiskiem rezonansu nazywamy taki stan obwodu RLC przy którym prąd i napięcie są ze sobą w fazie. W stanie rezonansu przesunięcie
Bardziej szczegółowoWSTĘP DO ELEKTRONIKI
WSTĘP DO ELEKTRONIKI Część VI Sprzężenie zwrotne Wzmacniacz operacyjny Wzmacniacz operacyjny w układach z ujemnym i dodatnim sprzężeniem zwrotnym Janusz Brzychczyk IF UJ Sprzężenie zwrotne Sprzężeniem
Bardziej szczegółowoPOMIAR NAPIĘCIA STAŁEGO PRZYRZĄDAMI ANALOGOWYMI I CYFROWYMI. Cel ćwiczenia. Program ćwiczenia
Pomiar napięć stałych 1 POMIA NAPIĘCIA STAŁEGO PZYZĄDAMI ANALOGOWYMI I CYFOWYMI Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest poznanie: - parametrów typowych woltomierzy prądu stałego oraz z warunków poprawnej ich
Bardziej szczegółowoLABORATORIUM POMIARÓW WIELKOŚCI NIEELEKTRYCZNYCH. Pomiary statycznych parametrów indukcyjnościowych przetworników przemieszczenia liniowego
LABORATORIUM POMIARÓW WIELKOŚCI NIEELEKTRYCZNYCH Pomiary statycznych parametrów indukcyjnościowych przetworników przemieszczenia liniowego Wrocław 1994 1 Pomiary statycznych parametrów indukcyjnościowych
Bardziej szczegółowoBadanie transformatora
Ćwiczenie E9 Badanie transformatora E9.1. Cel ćwiczenia Transformator składa się z dwóch uzwojeń, umieszczonych na wspólnym metalowym rdzeniu. W ćwiczeniu przykładając zmienne napięcie do uzwojenia pierwotnego
Bardziej szczegółowoPytania podstawowe dla studentów studiów II-go stopnia kierunku Elektrotechnika VI Komisji egzaminów dyplomowych
Pytania podstawowe dla studentów studiów II-go stopnia kierunku Elektrotechnika VI Komisji egzaminów dyplomowych 0 Podstawy metrologii 1. Co to jest pomiar? 2. Niepewność pomiaru, sposób obliczania. 3.
Bardziej szczegółowoZespół Szkół Technicznych im. J. i J. Śniadeckich w Grudziądzu
Zespół Szkół Technicznych im. J. i J. Śniadeckich w Grudziądzu Pracownia elektryczna MontaŜ Maszyn Instrukcja laboratoryjna Pomiar mocy w układach prądu przemiennego (dwa ćwiczenia) Opracował: mgr inŝ.
Bardziej szczegółowoĆwiczenie 15. Sprawdzanie watomierza i licznika energii
Ćwiczenie 15 Sprawdzanie watomierza i licznika energii Program ćwiczenia: 1. Sprawdzenie błędów podstawowych watomierza analogowego 2. Sprawdzanie jednofazowego licznika indukcyjnego 2.1. Sprawdzenie prądu
Bardziej szczegółowoPolitechnika Białostocka
Politechnika Białostocka Wydział Elektryczny Katedra Automatyki i Elektroniki Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych z przedmiotu: ELEKTRONIKA EKS1A300024 Zastosowania wzmacniaczy operacyjnych w układach
Bardziej szczegółowoĆwiczenie nr 65. Badanie wzmacniacza mocy
Ćwiczenie nr 65 Badanie wzmacniacza mocy 1. Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest poznanie podstawowych parametrów wzmacniaczy oraz wyznaczenie charakterystyk opisujących ich właściwości na przykładzie wzmacniacza
Bardziej szczegółowoELEKTROTECHNIKA I ELEKTRONIKA
UNIERSYTET TECHNOLOGICZNO-PRZYRODNICZY BYDGOSZCZY YDZIAŁ INŻYNIERII MECHANICZNEJ INSTYTUT EKSPLOATACJI MASZYN I TRANSPORTU ZAKŁAD STEROANIA ELEKTROTECHNIKA I ELEKTRONIKA ĆICZENIE: E3 BADANIE ŁAŚCIOŚCI
Bardziej szczegółowoBADANIE DIOD PÓŁPRZEWODNIKOWYCH
BAANE O PÓŁPZEWONKOWYCH nstytut izyki Akademia Pomorska w Słupsku Cel i ćwiczenia. Celem ćwiczenia jest: - zapoznanie się z przebiegiem charakterystyk prądowo-napięciowych diod różnych typów, - zapoznanie
Bardziej szczegółowoX L = jωl. Impedancja Z cewki przy danej częstotliwości jest wartością zespoloną
Cewki Wstęp. Urządzenie elektryczne charakteryzujące się indukcyjnością własną i służące do uzyskiwania silnych pól magnetycznych. Szybkość zmian prądu płynącego przez cewkę indukcyjną zależy od panującego
Bardziej szczegółowoLABORATORIUM ELEKTRONICZNYCH UKŁADÓW POMIAROWYCH I WYKONAWCZYCH. Badanie detektorów szczytowych
LABORATORIM ELEKTRONICZNYCH KŁADÓW POMIAROWYCH I WYKONAWCZYCH Badanie detektorów szczytoch Cel ćwiczenia Poznanie zasady działania i właściwości detektorów szczytoch Wyznaczane parametry Wzmocnienie detektora
Bardziej szczegółowoTranzystory bipolarne elementarne układy pracy i polaryzacji
Tranzystory bipolarne elementarne układy pracy i polaryzacji Ryszard J. Barczyński, 2016 Politechnika Gdańska, Wydział FTiMS, Katedra Fizyki Ciała Stałego Materiały dydaktyczne do użytku wewnętrznego Układy
Bardziej szczegółowoPodstawy Elektrotechniki i Elektroniki. Opracował: Mgr inż. Marek Staude
Podstawy Elektrotechniki i Elektroniki Opracował: Mgr inż. Marek Staude Część 1 Podstawowe prawa obwodów elektrycznych Prąd elektryczny definicja fizyczna Prąd elektryczny powstaje jako uporządkowany ruch
Bardziej szczegółowoWartość średnia półokresowa prądu sinusoidalnego I śr : Analogicznie określa się wartość skuteczną i średnią napięcia sinusoidalnego:
Ćwiczenie 27 Temat: Prąd przemienny jednofazowy Cel ćwiczenia: Rozróżnić parametry charakteryzujące przebieg prądu przemiennego, oszacować oraz obliczyć wartości wielkości elektrycznych w obwodach prądu
Bardziej szczegółowoPrąd przemienny - wprowadzenie
Prąd przemienny - wprowadzenie Prądem zmiennym nazywa się wszelkie prądy elektryczne, dla których zależność natężenia prądu od czasu nie jest funkcją stałą. Zmienność ta może związana również ze zmianą
Bardziej szczegółowoSTABILIZATORY NAPIĘCIA STAŁEGO. 1. Wiadomości wstępne
STABILIZATORY NAPIĘCIA STAŁEGO 1. Wiadomości wstępne Stabilizatory napięcia stałego są to układy elektryczne dostarczające do odbiornika napięcie o stałej wartości niezależnie od zmian w określonych granicach:
Bardziej szczegółowoLABORATORIUM ELEKTRONIKI WZMACNIACZ MOCY
ZESPÓŁ LABORATORIÓW TELEMATYKI TRANSPORTU ZAKŁAD TELEKOMUNIKACJI W TRANSPORCIE WYDZIAŁ TRANSPORTU POLITECHNIKI WARSZAWSKIEJ LABORATORIUM ELEKTRONIKI INSTRUKCJA DO ĆWICZENIA NR 9 WZMACNIACZ MOCY DO UŻYTKU
Bardziej szczegółowoWYMAGANIA EDUKACYJNE I KRYTERIA OCENIANIA Z PRZEDMIOTU POMIARY W ELEKTROTECHNICE I ELEKTRONICE
WYMAGANIA EDUKACYJNE I KRYTERIA OCENIANIA Z PRZEDMIOTU POMIARY W ELEKTROTECHNICE I ELEKTRONICE Klasa: 1 i 2 ZSZ Program: elektryk 741103 Wymiar: kl. 1-3 godz. tygodniowo, kl. 2-4 godz. tygodniowo Klasa
Bardziej szczegółowoPodstawy użytkowania i pomiarów za pomocą MULTIMETRU
Podstawy użytkowania i pomiarów za pomocą MULTIMETRU Spis treści Informacje podstawowe...2 Pomiar napięcia...3 Pomiar prądu...5 Pomiar rezystancji...6 Pomiar pojemności...6 Wartość skuteczna i średnia...7
Bardziej szczegółowo