AC DC skała
Transkrypt
AC DC skała
Przyrządy i przetworniki pomiarowe Są to narzędzia pomiarowe: Przyrządy - służące do wykonywania pomiaru Przetworniki – służące do zamiany wielkości mierzonej na sygnał pomiarowy Znajomość zasady działania przyrządów pomiarowych jak też cech badanego obiektu umożliwia zminimalizowanie lub przewidzenie i właściwe obliczenie niedokładności pomiaru Schematy przyrządów pomiarowych Schemat funkcjonalny – przedstawia realizacje algorytmu Schemat strukturalny - przedstawia strukturę (budowę) przyrządu Wskaźnik Przetwornik pierwotny Schemat funkcjonalny Przetwornik dopasowujący Układ porównania (komparator) Przetwornik standaryzujący Układ odniesienia Prostownik Schemat strukturalny Wzmacniacz Ustrój pomiarowy Zasilacz 2 Podział przetworników i przyrządów Ze względu na spełnianie funkcje rozróżnia się: Miernik – przyrząd pomiarowy wywzorcowany w jednostkach miary wielkości mierzonej (woltomierz, amperomierz czy też częstościomierz lub fazomierz) Rejestrator - przyrząd pomiarowy umożliwiający zapis wartości mierzonej w funkcji innej wielkości np. czasu Charakterograf - przyrząd umożliwiający obserwacje, pomiar lub rejestrację charakterystyk elementów lub układów elektronicznych Detektor zera – badają istnienie lub zanik zjawiska Przetwornik zmiany skali (wzmacniacze, tłumiki) Przetworniki zmiany charakteru (AC/DC, DC/AC, A/C, C/A, prąd/napięcie) 3 Przetworniki analogowe struktury Struktury: prosta lub złożona otwarta lub zamknięta X Przetwornik pierwotny Przetwornik pośredni Y Przetwornik końcowy Struktura złożona otwarta (góra) i złożona zamknięta (dół) X ∆X + Przetwornik pośredni X/V V Układ Wykonawczy - Xw Wzorzec nastawny Y 4 Przetworniki analogowe struktury c.d. Przetwornik złożony: przetwornik pierwotny (czujnik) pobiera informacje pomiarową i przetwarza do innej postaci nadającej się do dalszego przetwarzania (parametryczne i generacyjne) przetwornik(i) pośredni przetwarza informacje wejściową na sygnał pomiarowy o odpowiednim charakterze przetwornik końcowy to przetwornik standaryzujący lub dopasowujący 5 Przetworniki analogowe – parametry Charakterystyka (statyczna) przetwarzania Y=f(X) (liniowa lub nieliniowa) czułość S=dY/dX stała przyrządu C=1/S Zakres: wskazań (miernika), przetwarzania (przetwornika) (Xmax-Xmin) lub pomiarowy warunki znamionowe błąd podstawowy (błąd w warunkach znamionowych), klasa dokładności (dopuszczalna wartość błędu podstawowego) i błędy graniczne dodatkowe (np. temperaturowe) parametry dynamiczne: charakterystyka czasowa, błąd dynamiczny, charakterystyka częstotliwościowa, pasmo przenoszenia !! Klasa przyrządów charakteryzuje jego własności metrologiczne, nie jest jednak bezpośrednim wskaźnikiem dokładności pomiaru δx = kl ⋅ X Zakr X 6 Analogowe przetworniki pomiarowe wielkości elektrycznych Prąd/Napięcie (I/U) – np. bocznik Napięcie/Prąd (U/I) – np. posobnik (opornik dodatkowy) Dzielnik napięcia (rezystancyjny, pojemnościowy, indukcyjny) Tłumik Wzmacniacz pomiarowy Wzmacniacz izolujący Przekładniki: prądowe i napięciowe Przetwornik standaryzujący Przetworniki całkujące i różniczkujące Przetwornik AC/DC - prostownikowy (wartości średniej, wartości szczytowej, wartości skutecznej) Przetwornik mnożący: hallotron, gaussotron, półprzewodnikowe scalone układy mnożące przetworniki mocy 7 Mierniki analogowe Mierniki, których wskazania są funkcją ciągłą wartości wielkości mierzonej. Ze względu na strukturę: X = α ⋅ C zakr = α ⋅ ∆X = δx = kl ⋅ X Zakr 100 kl ⋅ X Zakr X X zakr α zakr =α ⋅ X zakr α max ∆X = f ( X ) = const δx = f (X ) = a X o działaniu bezpośrednim o działaniu pośrednim (elektroniczne) Ze względu na rodzaj ustroju magnetoelektryczne (z przetwornikami) elektromagnetyczne elektrodynamiczne i ferrodynamiczne Urządzenie odczytowe: podzielnia (skala) z podziałką (równomierną lub nierównomierną) wskazówka i lustro Odczyt: działka elementarna, długość podziałki, błąd paralaksy 8 Mierniki analogowe amperomierz – zerowa rezystancja i włącza się szeregowo (przerywając obwód) woltomierz – nieskończona rezystancja i włącza się równolegle omomierz – szeregowy (rezystancje średnie i duże) i równoległy (rezystancje małe) watomierz – posiada zaciski prądowe i napięciowe galwanometr mierniki o bardzo dużej czułości multimetr – miernik wielofunkcyjny I + A - + E + - Rw R V R Ω 9 Mierniki analogowe – przykład budowy S N Budowa miernika magnetoelektrycznego: magnes stały ruchoma cewka (ramka) umocowana na sprężynach wskazówka połączona z ramką Prąd płynący przez cewkę w polu magnetycznym powoduje jej obrót Ogólnie równanie przetwarzania: α=Si (S - czułość przetwornika; i - prąd) Sam ustrój stanowi zatem mikroamperomierz prądu stałego. 10 Mierniki analogowe – przykład wykorzystania Sam ustrój stanowi mikroamperomierz prądu stałego, natomiast: dołączając bocznik (Rb) zmieniamy zakres po dołączeniu posobnika (Rd) tworzymy woltomierz dodając przetwornik prostownikowy tworzymy woltomierz napięć zmiennych r r mA i Rd mA I Rb I U I-i 11