POMIAR NAPIĘĆ I PRADÓW STAŁYCH Wykład 12 POMIAR NAPIĘĆ I PRADÓW STAŁYCH Amperomierz i woltomierz magnetoelektryczny Woltomierz i amperomierz cyfrowy. Zakłócenia szeregowe i równoległe. Włączenie przyrządu do obwodu. Wpływ przyrządu na wielkość mierzoną .
ZASTOSOWANIE POZNANYCH PRZETWORNIKÓW DO POMIARU NAPIĘĆ I PRĄDÓW STAŁYCH. Przetworniki A/C- najczęściej 5V; 10V Przetworniki analogowe Magnetoelektryczny – bezpośrednio pomiar prądu od kilkudziesięciu A do kilkudziesięciu mA Elektromagnetyczny – kilkadziesiąt mA, klasa gorsza niż dla napięć zmiennych Elektrodynamiczny – kilkadziesiąt mA
Parametry amperomierzy i woltomierzy: Dostosowanie tych przetworników do pomiaru napięcia i prądu w szerokim zakresie wartości odbywa się za pomocą przetworników wartości i wielkości (wzmacniacze, dzielniki, rezystory) uzyskujemy woltomierze i amperomierze wielozakresowe. Parametry amperomierzy i woltomierzy: zasada działania, zakresy pomiarowe, błędy podstawowe i dodatkowe, rezystancja wewnętrzna,
Parametry amperomierzy i woltomierzy: Dostosowanie tych przetworników do pomiaru napięcia i prądu w szerokim zakresie wartości odbywa się za pomocą przetworników wartości i wielkości (wzmacniacze, dzielniki, rezystory) uzyskujemy woltomierze i amperomierze wielozakresowe. Parametry amperomierzy i woltomierzy: zasada działania, zakresy pomiarowe, błędy podstawowe i dodatkowe, rezystancja wewnętrzna,
Wielozakresowe amperomierze i woltomierze magnetoelektryczne Amperomierze budowane są bazie przetwornika (ustroju) magnetoelektrycznego poprzez zastosowanie oporników bocznikujących ustrój. Rp IA Ip - + Ip Ib Rb Dla użytkownika nie istotna jest wartość Rb a wartość rezystancji wypadkowej na zaciskach amperomierza RA
Wielozakresowy amperomierz magnetoelektryczny Spadek napięcia na każdym zakresie inny
Wielozakresowy woltomierz magnetoelektryczny + U1 U2 U3 U4 Przetwornikiem prądu na napięcie opornik; warunkiem stałość tego opornika, niewrażliwość na zmianę warunków zewnętrznych- przede wszystkim temperaturę
Dla każdego zakresu RV inne; Dla użytkownika nie istotna jest wartość R1, R2, R3, R4, a wartość rezystancji wypadkowej na zaciskach woltomierza RV Dla każdego zakresu RV inne; dla woltomierzy magnetoelektrycznych wielozakresowych podawana rezystancja charakterystyczna w /V Podać wynik pomiaru napięcia Ux woltomierzem magnetoelektrycznym o zakresie 15V, 30działek,kl 0.5, rezystancji 1k/V, jeśli w układzie jak na rysunku woltomierz wskazał 25,75 działki. V R R=150
1 2 3 1 obwody wejściowe -zmiana zakresów dzielnik wejściowy, filtry 2 wzmacniacz 3 przetwornik wyjściowy (a/C; przyrząd analogowy
Procedura autozerowania
K Uwyj1 U0
Ux K Uwyj2 U0
POMIAR NAPIĘCIA ZAKŁÓCENIE WIELKOŚCI MIERZONEJ WŁĄCZENIEM PRZYRZĄDU Każdy obwód pomiarowy można przedstawić jako semną E przedstawiającą mierzone napięcie Ux oraz rezystancję Robw będącą rezystancją zastępczą obwodu na zaciskach pomiarowych. Jeśli przyjmie się wartość Ux wskazaną przez woltomierz za wartość mierzonego napięcia Ux popełnimy błąd systematyczny Usyst Jaka relacja Ux i UV
Jeśli Usyst nie jest pomijalnie małe wynik należy poprawić E=Ux Ux Ux V V UV URobw Robw UV= Ux - URobw Jeśli Usyst nie jest pomijalnie małe wynik należy poprawić
ZADANIA b a Jaka jest rezystancja zastępcza obwodu na zaciskach ab ? Oszacować Oszacować jaki błąd popełnimy przyjmując wskazania woltomierza o zakresie 9,999V ; błędzie podstawowym 0.05% wartości mierzonej 1znak rezystancji wewnętrznej Rv=10Mza wartość rzeczywistą napięcia Uab w obwodzie jak na rysunku b R1=R2=500k R1 Uab R2 a Jaka jest rezystancja zastępcza obwodu na zaciskach ab ?
ZADANIA b a Jaka jest rezystancja zastępcza obwodu na zaciskach ab ? Oszacować Oszacować jaki błąd popełnimy przyjmując wskazania woltomierza o zakresie 9,999V ; błędzie podstawowym 0.05% wartości mierzonej 1znak rezystancji wewnętrznej Rv=10Mza wartość rzeczywistą napięcia Uab w obwodzie jak na rysunku R1=R2=500k R1 b R2 Uab a Jaka jest rezystancja zastępcza obwodu na zaciskach ab ?
ZAKŁÓCENIA Z ZEWNĘTRZNYCH PÓL. ELEKTROMAGNETYCZNYCH O CZĘSTOTLIWOŚCI ZAKŁÓCENIA Z ZEWNĘTRZNYCH PÓL ELEKTROMAGNETYCZNYCH O CZĘSTOTLIWOŚCI fz=50HZ (okres 20ms) tzw ZAKŁÓCENIA SZEREGOWE Do sygnału mierzonego może dodać się sygnał zakłócenia wynikający z pomiaru w zmiennym polu elektrycznym o częstotliwości 50Hz
Ważne rozróżnienie zasady działania przetwornika Ważne rozróżnienie zasady działania przetwornika zastosowanego w przyrządzie. Jeśli Uzsinωzt -zakłóceniem to przyrząd powinien je eliminować. Eliminacja możliwa jeśli Przyrząd uśrednia z zasady pomiaru – przyrząd z przetwornikiem całkującym (pośrednim przetwornikiem A/C) o czasie pomiaru równym okresowi sygnału zakłócającego lub wielokrotności tego okresu (wartość średnia sygnału sinusoidalnego za okres wynosi zero), ma na wejściu filtr Stopień tłumienia zakłóceń podawany często jako parametr
Zmierzono napięcie u(t) woltomierzami cyfrowymi: V 1 - woltomierz z całkującym przetwornikiem A/C V2 - woltomierz z bezpośrednim (kompensacyjnym) przetwornikiem. A/C Oba woltomierze miały ten sam zakres 9,999V ; błąd podstawowy 0.05% wartości mierzonej 0.01%pełnej skali. O ile mogą się różnić między sobą wskazania tych woltomierzy?
Amperomierz elektroniczny Elektroniczne przyrządy z zasady działania są woltomierzami. Jaki przetwornik zastosować na wejściu woltomierza, aby wskazania woltomierza były funkcją prądu mierzonego?
Jak utworzyć z woltomierza cyfrowego o zakresach 100mV, 1V, 10 V, 100V Ix UV=f(R) R UR V UV=UR=Ix*R Jak utworzyć z woltomierza cyfrowego o zakresach 100mV, 1V, 10 V, 100V amperomierz o zakresach : 10mA, 100mA, 1A ? Który zakres woltomierza należy zastosować?
Parametr amperomierza rezystancja wewnętrzna RA często podawana pośrednio przez spadek napięcia amperomierzu UA Spadek napięcia UA podany jako parametr określa napięcie na zaciskach amperomierza w momencie gdy płynie przez niego prąd Iz o wartości odpowiadającej zakresowi amperomierza
Który przyrząd elektroniczny w „typowym” wykonaniu lepiej spełnia wymagania małego poboru mocy z obwodu pomiarowego: - woltomierz czy - amperomierz? Typowe parametry amperomierzy : minimalny zakres 1mA przy spadku napięcia 100mV. Wykonania specjalne amperomierzy – zakresy mniejsze niż 0,1mA ; 1mA, – amperomierze o małej rezystancji wewnętrznej
ZADANIA . W układzie jak na rysunku zmierzono prąd amperomierzem o danych: zakres 20,00mA, spadku napięcia na amperomierzu 200mV,błędzie podstawowym 0.2% wartości mierzonej 3 cyfry amperomierz wskazał 11,56mA. Podać wartość prądu jaka płynie w obwodzie. E E wynosi około 1,2V; Robw około 100omów Robw Czy prąd IA zmierzony przez amperomierz odpowiada wartości prądu Ix, którą chcieliśmy zmierzyć?
RA=?
W układzie jak na rysunku zmierzono prąd amperomierzem o danych zakres 20,00mA, spadku napięcia na amperomierzu 200mV, błędzie podstawowym 0.2% wartości mierzonej 3 cyfry amperomierz wskazał 18,76mA. Podać wartość prądu jaka płynie przez opornik? R3. R1 = R2 = 500 omów, R3 =150omów R1 R2 R3 Ix RA= ? Robw=?
Robw = 400 Ix =(18,76+0,47)0,07= 19,23mA0,07mA
Dla jakich rezystancji obwodu włączenie tego Dla jakich rezystancji obwodu włączenie tego amperomierza spowoduje mniejszą zmianę prądu niż 0,02%? Względna zmiana prądu w obwodzie spowodowana włączeniem amperomierza wynosi: czyli stąd Robw > 50 000