اندازه گیری ها دی سیو ولتاژها عمدتاً با استفاده از آمپرمترها و ولت مترهای مغناطیسی با محدودیت های اندازه گیری 0.1 μA ... 6 kA و 0.3 mV ... 1.5 کیلو ولت تولید می شوند. همچنین می توان از دستگاه های الکترومغناطیسی آنالوگ، الکترودینامیک، فرودینامیک، الکترواستاتیک، دیجیتال، پتانسیومترهای DC ( جبران کننده ) استفاده کرد. برای تعیین مقادیر کم الکتریسیته از پالس های جریان سریع، از گالوانومترهای بالستیک و برای مقادیر زیاد برق از کولومترها استفاده می شود.
انتخاب متر با قدرت جسم اندازه گیری و دقت مورد نیاز تعیین می شود. هنگامی که دستگاه به مدار اندازه گیری متصل می شود، پارامترهای خود را تغییر می دهد. برای کاهش بزرگی خطای روش‌شناختی هنگام اندازه‌گیری ولتاژ، مقاومت ولت متر مورد استفاده باید تا حد امکان بزرگ باشد و هنگام اندازه‌گیری جریان، مقاومت آمپرمتر باید تا حد امکان کوچک باشد، سپس توان مصرفی از جسم اندازه‌گیری شود. کوچک خواهد بود.
مکانیسم اندازه گیری آمپرمترها و ولتمترهای مغناطیسی تفاوت اساسی با هم ندارند و بسته به هدف دستگاه، مدار اندازه گیری آن تغییر می کند. در آمپرمترها، مکانیسم اندازه گیری مستقیماً یا با استفاده از یک شنت به مدار به صورت سری با بار متصل می شود. در ولت مترها، یک مقاومت اضافی به صورت سری با مکانیسم اندازه گیری متصل می شود و دستگاه به نقاطی از مدار که بین آنها اندازه گیری ولتاژ لازم است متصل می شود. ماهیت مدار اندازه گیری نیز با خطای دمای مجاز و حد اندازه گیری دستگاه تعیین می شود. برای جبران خطاهای دما لازم است از مدارهای جبران دما مخصوص استفاده شود.
اندازه گیری جریان ها و ولتاژهای کوچکاندازه گیری مستقیم این مقادیر فیزیکی با استفاده از گالوانومترهای سیستم مغناطیسی الکتریکی (از 0.1 nA و از 1 nV)، پیکوآمتر دیجیتال (از 1 nA)، میکروولت متر (از 10 μV)، نانوولت متر (از 10nV)، جبران کننده ها (از 10nV) انجام می شود. 1 میکروولت).
اندازه گیری غیر مستقیم با استفاده از جبران کننده ها (تا 10 nA) انجام می شود. با مقدار شارژ خازن (تا 1 nA)؛ با استفاده از یک الکترومتر (تا 10 nA).
اندازه گیری مقادیر کم برقبرای این منظور از یک گالوانومتر بالستیک (BG) استفاده می شود. این یک نوع گالوانومتر مغناطیسی است و برای اندازه گیری مقادیر کمی الکتریسیته در پالس های کوتاه جریان طراحی شده است. تفاوت آنها با گالوانومترهای مغناطیسی الکتریکی معمولی در افزایش مصنوعی گشتاور اینرسی قطعه متحرک به دلیل افزایش وزن آن و در نتیجه، دوره قابل توجهی طولانی تر از نوسانات طبیعی، برابر با 15...30 ثانیه است.
اندازه گیری مقادیر زیاد برقبرای اندازه گیری مقدار جریان الکتریسیته در مدت زمان طولانی (چند ساعت)، از کولومترها استفاده می شود. مدت زمان پالس های اندازه گیری شده 0.05 ... 0.2 ثانیه است. دامنه - 2 ... 200 میلی آمپر; شکل نبض مستطیلی است. این دستگاه دارای یک MI مغناطیسی است که ویژگی آن عدم وجود گشتاور متقابل است. جریان با استفاده از مارپیچ های بدون گشتاور به سیم پیچ قاب تامین می شود. سیم پیچ قاب ساخته شده است سیم مسی، روی یک قاب آلومینیومی ضخیم پیچیده می شود که در آن هنگام حرکت قاب، جریانی القا می شود و گشتاور ترمز ایجاد می کند. تحت تأثیر گشتاور و گشتاور ترمز، فریم با سرعت ثابتی متناسب با جریان برای تمام مدت زمان تپش جریان می چرخد.
اندازه گیری EMFبرای این منظور، یک جبران کننده DC استفاده می شود. جبران کننده های الکترومکانیکی، گالوانومتری و الکترومتری وجود دارد که از نظر حساسیت و مقاومت ورودی متفاوت هستند.
برای اندازه گیری EMF منابع با مقاومت داخلی یا ولتاژ بالا در مدارهای با مقاومت بالا، توصیه می شود از روش اندازه گیری تفاضلی استفاده شود (مقاومت ورودی ولت مترهای مغناطیسی یا الکترونیکی ممکن است ناکافی باشد).
اندازه گیری جریان های مستقیم بزرگبرای جریان های بیشتر از 10 کیلو آمپر، استفاده از شنت ها دیگر توصیه نمی شود. بیشتر به روشی سادهاندازه گیری در این مورد اتصال موازی شنت ها و استفاده از مبدل های مغناطیسی است. برای اندازه گیری دقیق تر (حدود 0.01٪) جریان های بزرگ، مبدل های مسی به شکل میله ای با قطر معین استفاده می شود که دارای دستگاهی برای قرار دادن در یک شکاف شینه حامل جریان است.
اندازه گیری ولتاژ بالاولتاژ تا 1.5 کیلو ولت با استفاده از ولت متر مغناطیسی با مقاومت های اضافی اندازه گیری می شود. با بیشتر ولتاژهای بالا(تا 300 کیلو ولت) توصیه می شود ولت مترهای الکترواستاتیک یا ولت مترهای معمولی را از طریق ترانسفورماتورهای ولتاژ اندازه گیری وصل کنید.
پایان کار -
این موضوع متعلق به بخش:
روش ها و ابزارهای اندازه گیری الکتریکی
مقادیر اندازه گیری جریان مستقیم و ولتاژ انتخاب کنتور با توان جسم تعیین می شود ... سوالات تست ... دستگاه هایی که از کدام سیستم ها می توان برای اندازه گیری جریان مستقیم و ولتاژ ...
اگر به مطالب اضافی در مورد این موضوع نیاز دارید یا آنچه را که به دنبال آن بودید پیدا نکردید، توصیه می کنیم از جستجو در پایگاه داده آثار ما استفاده کنید:
با مطالب دریافتی چه خواهیم کرد:
اگر این مطالب برای شما مفید بود، می توانید آن را در صفحه خود در شبکه های اجتماعی ذخیره کنید:
وزارت آموزش و پرورش و علوم فدراسیون روسیه
بودجه ایالتی فدرال موسسه آموزشی
آموزش عالی حرفه ای
«پژوهش ملی
دانشگاه پلی تکنیک تامسک"
اتوماسیون فرآیندهای انرژی حرارتی
گزارش در مورد کار آزمایشگاهی №3
تحقیق در مورد روشهای اندازه گیری جریان و ولتاژ DC
در درس "مترولوژی، استانداردسازی و صدور گواهینامه"
دانشجو gr. _____________ پیرنازاروف M.I.
تکمیل شد
دانشجو gr ________________ Usmonov E.B
مدرس ________________ مدودف V.V.
تومسک-2015
مقدمه
هدف کار مطالعه است انواع مختلفاندازه گیری ها، و همچنین در توسعه عملی روش های مستقیم و غیر مستقیم اندازه گیری مقادیر الکتریکی (جریان و ولتاژ مستقیم).
1.مطالعه طبقه بندی اندازه گیری ها؛
2.اندازه گیری جریان مستقیم با روش های مستقیم و غیر مستقیم؛
.ساخت نمودارها؛
.اندازه گیری مقدار ولتاژ DC با استفاده از روش های مستقیم، m و غیر مستقیم.
اندازه گیری مستقیم و غیر مستقیم U و I
اندازه گیری های مستقیم آنهایی هستند که در آنها مقدار مورد نظر یک کمیت مستقیماً از داده های تجربی (بر اساس قرائت های PI) یافت می شود.
اندازه‌گیری‌های غیرمستقیم، اندازه‌گیری‌هایی هستند که در آنها مقدار مورد نظر یک کمیت بر اساس یک رابطه شناخته شده بین این کمیت و کمیت‌های اندازه‌گیری شده با روش مستقیم پیدا می‌شود.
که در آن Y مقدار مورد نظر و غیرمستقیم اندازه گیری شده x2، x3، ... xn مقادیری هستند که با روش مستقیم اندازه گیری می شوند
روش مستقیم برای اندازه گیری ولتاژ DC
برای اندازه گیری مستقیم ولتاژ DC، لازم است مدار نشان داده شده در شکل 1 را مونتاژ کنید. 2.
شکل 2 - نمودار مدار تجربی
جدول 1 - نتایج اندازه گیری ولتاژ DC
زاویه چرخش رگولاتور P2 "تنظیم +U"، °نتایج اندازه گیری ولتاژ مستقیم، V نتایج اندازه گیری ولتاژ غیر مستقیم، V00.010.56603.813.811209.569.2118014.2714.33
روش غیر مستقیم برای اندازه گیری ولتاژ DC
ولتاژ و جریان در مدار DC با قانون اهم مرتبط هستند:
که در آن U مقدار ولتاژ مورد نظر است، V مقدار اندازه گیری شده جریان مستقیم است، آه، شناخته شده استمقدار مقاومت، اهم
بنابراین، مقدار ولتاژ DC در مدار را می توان با اندازه گیری مقدار جریان در مدار تخمین زد.
برای اندازه گیری غیرمستقیم ولتاژ DC، مدارها باید مونتاژ شوند
شکل 3 - نمودار مدار آزمایشی
جدول 2 - نتایج اندازه گیری جریان DC
زاویه چرخش رگولاتور P2 "نصب +U"، °نتایج اندازه گیری جریان، mA00.02604.131208.4618013.30
مقادیر ولتاژ DC در مدار با استفاده از فرمول (2) محاسبه شده و در جدول 1 وارد می شود.
با توجه به داده های جدول 1، در یک سیستم مختصات، نمودارهایی از وابستگی نتایج اندازه گیری های مستقیم و غیر مستقیم به مقدار زاویه چرخش تنظیم کننده P2 می سازیم. خطای مطلق اندازه گیری را به صورت گرافیکی نشان دهید. در مورد ماهیت خطا نتیجه گیری کنید.
شکل 4- نمودار وابستگی نتایج اندازه گیری جریان مستقیم و غیر مستقیم به مقدار زاویه چرخش رگولاتور.
مستقیم و روش های غیر مستقیماندازه گیری جریان DC
ما مدار نشان داده شده در شکل را مونتاژ می کنیم. 3 و داده ها را در جدول 3 وارد کنید.
اندازه گیری جریان برق ولتاژ
جدول 3 - نتایج اندازه گیری جریان DC
نتیجه اندازه گیری مستقیم جریان مستقیم، mA مقدار ولتاژ جریان مستقیم در مدار، VR نتیجه اندازه گیری غیر مستقیم جریان مستقیم در مدار، mAA خطای مطلق اندازه گیری غیر مستقیم، mAI10.59-0.58-0.56I21.931.502.63I37. 116.571.89I411.3110.682, 62
همچنین داده ها را در جدول 3 وارد می کنیم.
نتیجه گیری
ما انواع مختلف اندازه‌گیری‌ها را مطالعه کردیم و همچنین به روشهای مستقیم و غیرمستقیم برای اندازه‌گیری مقادیر الکتریکی (جریان و جریان مستقیم) تسلط یافتیم.
سوالات امنیتی
نمونه هایی از اندازه گیری های مستقیم، غیرمستقیم، کل و مشترک/
کدام اندازه‌گیری‌ها (غیر مستقیم/مستقیم) را دقیق‌تر و دقیق‌تر می‌دانید؟
مقدمه.
1-روش های اندازه گیری
1.1 روش ارزیابی مستقیم
1.2 روش مقایسه
2. ابزار اندازه گیری (آمپرمتر و ولت متر الکترومکانیکی)
2.1 دستگاه های مغناطیسی
2.2 دستگاه های الکترومغناطیسی
2.3 دستگاه های الکترودینامیکی
2.4 دستگاه های فرودینامیک
2.5 دستگاه های الکترواستاتیک
2.6 دستگاه های ترموالکتریک
2.7 دستگاه های یکسو کننده
نتیجه گیری
مقدمه.
در عصر انقلاب علمی و فناوری، سرعت توسعه علم و فناوری تا حد زیادی توسط سطح علمی و فنی اندازه گیری تعیین می شود. به نوبه خود، سطح توسعه فناوری اندازه گیری یکی از مهمترین شاخص های پیشرفت علم و فناوری است. این امر به ویژه برای اندازه‌گیری‌های الکتریکی و رادیویی صادق است، زیرا تحقیقات در زمینه‌های فیزیک، مهندسی رادیو، الکترونیک، فضانوردی، پزشکی، زیست‌شناسی و دیگر شاخه‌های فعالیت‌های انسانی بر اساس اندازه‌گیری‌های کمیت‌های الکترومغناطیسی است.
جهت های اصلی سمت کیفی توسعه تجهیزات اندازه گیری الکتریکی و رادیویی عبارتند از:
· افزایش دقت اندازه گیری.
· اتوماسیون فرآیندهای اندازه گیری.
افزایش سرعت و قابلیت اطمینان ابزار اندازه گیری.
· کاهش مصرف برق و ابعاد کلیه تجهیزات اندازه گیری.
اندازه‌گیری‌های الکترورادیویی، مانند اندازه‌گیری‌های دیگر، بر اساس مترولوژی است.
اندازه‌شناسی علم اندازه‌گیری‌ها، روش‌ها و ابزارهایی است که برای اطمینان از یکپارچگی آنها و راه‌های دستیابی به دقت مورد نیاز است.
1-روش های اندازه گیری
قبل از اندازه گیری جریان (ولتاژ)، باید از فرکانس، شکل، مقدار مورد انتظار، دقت اندازه گیری مورد نیاز و مقاومت مداری که اندازه گیری در آن انجام می شود، ایده ای داشته باشید. این اطلاعات اولیه به شما این امکان را می دهد که مناسب ترین روش اندازه گیری و ابزار اندازه گیری را انتخاب کنید.
برای اندازه گیری جریان و ولتاژ از روش ارزیابی مستقیم و روش مقایسه استفاده می شود.
1.1 روش ارزیابی مستقیم
مقاومت داخلی آمپرمتر RA باید بسیار کمتر از مقاومت بار Rn باشد.
· مقاومت داخلی ولت متر RV باید بسیار بیشتر از مقاومت بار Rn باشد.
عدم رعایت این شرایط منجر به یک خطای روش‌شناختی سیستماتیک می‌شود که تقریباً با مقادیر نسبت‌های RA/RNH و RN/RV مطابقت دارد. شرط RV > RН به ویژه هنگام اندازه گیری ولتاژ در مناطق (بارها) با مقاومت بالا در مدارهای به اصطلاح جریان کم دشوار است. برای این منظور استفاده می کنند ولت مترهای الکترونیکیبا امپدانس ورودی تا صدها مگا اهم.
با افزایش فرکانس، خطا در اندازه گیری جریان افزایش می یابد.
1.2 روش مقایسه
روش مقایسه دقت اندازه گیری بالاتری را ارائه می دهد. این کار با کمک دستگاه های جبران کننده انجام می شود که با این ویژگی مشخص می شود که در زمان اندازه گیری توان مدار اندازه گیری شده مصرف نمی شود ، یعنی. امپدانس ورودی عملا بی نهایت است. این ویژگی امکان استفاده از جبران کننده ها را برای اندازه گیری EMF می دهد. روش مقایسه در ولت مترهای گسسته دیجیتال و ولت متر جبرانی آنالوگ نیز اجرا می شود که به دلیل آن خطای اندازه گیری دهم، صدم و حتی هزارم درصد است.
2. ابزار اندازه گیری (آمپرمتر و ولت متر الکترومکانیکی)
ابزار اندازه‌گیری الکترومکانیکی به دستگاه‌های تبدیل مستقیم اطلاق می‌شود که در آن مقدار الکتریکی اندازه‌گیری شده x مستقیماً به قرائت‌های یک دستگاه خواندن تبدیل می‌شود. بنابراین، هر دستگاه الکترومکانیکی از بخش های اصلی زیر تشکیل شده است:
· بی حرکت، متصل به بدنه دستگاه.
· متحرک، مکانیکی یا نوری متصل به دستگاه خواندن.
دستگاه خواندن برای مشاهده مقادیر کمیت اندازه گیری شده طراحی شده است. این شامل یک ترازو و یک اشاره گر است که در قسمت جلوی دستگاه قرار دارد. مقیاس مجموعه‌ای از نشانه‌ها (سکته‌ها) است که در یک توالی مشخص مرتب شده‌اند و برخی از آنها دارای اعداد مرجع هستند که مربوط به تعدادی از مقادیر متوالی کمیت مورد اندازه‌گیری است. مقیاس ها می توانند یکنواخت و ناهموار (مربع، لگاریتمی و غیره) باشند. فاصله بین دو ضربه مجاور را تقسیم مقیاس می گویند. تفاوت در مقادیر کمیت اندازه گیری شده مربوط به دو علامت مجاور را قیمت تقسیم می گویند.
نشانگرها به دو دسته پیکانی و نوری تقسیم می شوند. نشانگرهای نوری شامل یک منبع نور، یک آینه واقع در قسمت متحرک و سیستمی از آینه‌ها هستند که مسیر پرتو نور را طولانی‌تر می‌کنند و آن را به مقیاس نیمه شفاف هدایت می‌کنند. نشانگرهای اپتیکال حساسیت بیشتر دستگاه و خطای خواندن کمتری را نسبت به نشانگرهای اشاره گر فراهم می کنند.
قسمت متحرک دستگاه مجهز به یک محور یا محور محور است که با هسته های فولادی فشرده شده در آنها خاتمه می یابد. دومی روی بلبرینگ های کوراندوم یا یاقوتی قرار دارد (شکل 2، a). اصطکاک هسته بر روی یاتاقان رانش، حساسیت و دقت دستگاه را کاهش می دهد، بنابراین قسمت متحرک بر روی مهاربندها یا تعلیق ها نصب می شود (شکل 2، b، c).
دستگاه اندازه گیری الکترومکانیکی شامل اجزای زیر است:
· واحدی که گشتاور ایجاد می کند.
· واحدی که یک لحظه متقابل ایجاد می کند.
· آرام بخش
انرژی الکترومغناطیسی Wem از جسم اندازه گیری شده به واحدی می رسد که گشتاور ایجاد می کند و باعث می شود قسمت متحرک دستگاه بچرخد. گشتاور MV را می توان با معادله لانگرانژ نوع دوم بیان کرد:
(1)
تحت تأثیر گشتاور، قسمت متحرک همیشه می چرخد تا زمانی که متوقف شود. یک لحظه متقابل Mn مورد نیاز است که به سمت گشتاور هدایت می شود. ممان متقابل را می توان در اثر نیروهای مکانیکی یا الکتریکی به دست آورد. در حالت اول با استفاده از فنرهای مارپیچی مسطح یا رزوه های فلزی ایجاد می شود که در انتهای آنها به قسمت های ثابت و متحرک دستگاه ثابت می شود و در هنگام چرخش قسمت متحرک پیچ می خورد. ممان متقابل مکانیکی با زاویه چرخش a نسبت مستقیم دارد.
ارسال کار خوب خود به پایگاه دانش آسان است. از فرم زیر استفاده کنید
دانشجویان، دانشجویان تحصیلات تکمیلی، دانشمندان جوانی که از دانش پایه در تحصیل و کار خود استفاده می کنند از شما بسیار سپاسگزار خواهند بود.
ارسال شده در http://www.allbest.ru/
آژانس فدرال آموزش
موسسه آموزشی دولتی
آموزش عالی حرفه ای
"دانشگاه فنی دولتی اومسک"
گروه فناوری اطلاعات و اندازه گیری
چکیده با موضوع:
"روش های اندازه گیری ولتاژ DC"
تکمیل شد:
دانشجوی گروه IE-417
واسیلیوا ای.یو.
بررسی شد:
معلم
Sayfutdinov K.R.
اندازه گیری ولتاژ DC
دستگاه های ارزیابی مستقیم هنگام استفاده از روش ارزیابی مستقیم، ولت متر به صورت موازی به قسمتی از مدار متصل می شود که ولتاژ باید اندازه گیری شود. هنگام اندازه گیری ولتاژ در یک بار R در مداری با منبع انرژی که emf آن E و مقاومت داخلی آن Rist است، ولت متر به موازات بار روشن می شود (شکل 1). اگر مقاومت داخلی ولت متر برابر با Rv باشد، خطای نسبی در اندازه گیری ولتاژ
کجا و مقدار واقعی ولتاژ در بار R قبل از روشن کردن ولت متر است. ux - مقدار ولتاژ اندازه گیری شده در بار R.
از آنجایی که نسبت R/Rv با نسبت توان مصرفی ولت متر Pv به توان مدار P نسبت معکوس دارد، پس
بنابراین، هر چه Pv و Rist کوچکتر باشد، خطا کمتر است.
اندازه گیری ولتاژ در مدارهای DC را می توان با هر متر ولتاژ DC (ولت متر مغناطیسی، الکترودینامیک، الکترومغناطیسی، الکترواستاتیک، آنالوگ و دیجیتال) انجام داد. انتخاب یک ولت متر با قدرت جسم مورد اندازه گیری و دقت مورد نیاز تعیین می شود. محدوده ولتاژهای اندازه گیری شده از کسری میکروولت تا ده ها کیلوولت متغیر است.
شکل 1. مدار معادل یک ولت متر یک سیستم مغناطیسی الکتریکی (الف) و یک مدار برای اتصال آن به مدار اندازه گیری ولتاژ (ب)
اگر دقت اندازه گیری مورد نیاز و توان مصرفی مجاز توسط دستگاه های گروه الکترومکانیکی قابل ارائه باشد، این روش ساده خواندن مستقیم باید ترجیح داده شود. هنگام اندازه گیری ولتاژ با دقت بالاتر، باید از ابزارهای مبتنی بر روش های مقایسه استفاده شود. هر روش اندازه گیری می تواند از قرائت های آنالوگ و دیجیتال استفاده کند.
اندازه گیری ولتاژ DC با روش مقایسه
در ابزار اندازه گیری ولتاژ DC از روش های مقایسه زیر به طور گسترده استفاده می شود: جبران و دیفرانسیل.
روش جبران بر پایه متعادل کردن (جبران کردن) ولتاژ اندازه گیری شده با یک افت ولتاژ شناخته شده در مقاومت مرجع (اندازه گیری) است. دستگاه نشانگر برابری مقادیر اندازه گیری شده و جبران کننده را ثبت می کند.
روش جبران با دقت بالا مشخص می شود که با دقت اندازه گیری و حساسیت نشانگر تعیین می شود. پتانسیومترها، ولت مترهای دیجیتال پتانسیومتری و اینتگروپتانسیومتری بر اساس این روش هستند.
با روش دیفرانسیل تعادل کامل اتفاق نمی افتد. این دستگاه تفاوت بین کمیت اندازه گیری شده و اندازه گیری را اندازه گیری می کند و بر حسب واحد کمیت اندازه گیری شده کالیبره می شود. مقدار اندازه گیری شده توسط مقدار اندازه گیری و قرائت دستگاه تعیین می شود. این روش به شما امکان می دهد حتی با استفاده از ابزارهای اندازه گیری اختلاف نسبتاً خام، نتایج را با دقت بالا به دست آورید. با این حال، اجرای این روش تنها در صورتی امکان‌پذیر است که اندازه‌گیری با دقت بالایی که مقدار آن نزدیک به مقدار کمیت اندازه‌گیری شده باشد، بازتولید شود.
اجازه دهید مقدار ولتاژ اندازه گیری شده ux به صورت نوشته شود
که در آن uobr مقدار ولتاژ مرجع (اندازه گیری) است. - ولتاژ غیر جبرانی اندازه گیری شده توسط دستگاه اندازه گیری؛ a خطای اندازه گیری اختلاف ux - urev است.
از آنجایی که urev بسیار بزرگتر است، خطای اندازه گیری نسبی ux به طور قابل توجهی کمتر از خطای اندازه گیری نسبی است. اگر urev = 9.9 V، = 0.1 V، سپس (0.01٪). بنابراین، برای دستیابی به چنین دقت بالایی، می توان از یک ابزار نسبتاً خام استفاده کرد. اما در این اندازه گیری لازم است از یک اندازه گیری بسیار دقیق از u استفاده شود که مقدار آن با خطای حتی کوچکتر (از 0.01%) تعیین می شود.
پتانسیومترهای DC
ولت متر جریان مستقیم ولتاژ
اندازه گیری جریان و ولتاژ توسط دستگاه های ارزیابی مستقیم آنالوگ در بهترین حالت با خطای 0.1٪ انجام می شود. اندازه گیری های دقیق تری را می توان با استفاده از روش جبران سازی انجام داد. دستگاه های مبتنی بر روش جبران پتانسیومتر یا جبران کننده نامیده می شوند. مدارهای جبران ولتاژ یا جبران EMF عمدتاً استفاده می شوند (شکل 2. a). جریان الکتریکی(شکل 2. 6) و یک پل متعادل. هنگام اندازه گیری ولتاژ، مدار جبران ولتاژ بیشترین کاربرد را دارد (شکل 2.a).
برنج. 2. بلوک دیاگرام های جبران ولتاژ ثابت (a) و جریان (b)
در این مدار، ولتاژ اندازه گیری شده uh توسط یک ولتاژ جبرانی شناخته شده uk متعادل می شود که در علامت مخالف است. افت ولتاژ uk توسط جریان Iр در مقاومت مرجع متغیر Rk ایجاد می شود. مقاومت مقاومت Rk تا زمانی که uk برابر با ux شود تغییر می کند. لحظه جبران (تعادل) با عدم وجود جریان در مدار نشانگر I تعیین می شود. ولتاژ جبرانی u = IpRk را می توان با تغییر مقاومت Rk در مقدار ثابت جریان عامل Ip تغییر داد.
مزیت روش جبران این است که در لحظه جبران کامل جریان از منبع EMF اندازه گیری شده در مدار جبران. در این مورد، این مقدار EMF است که اندازه گیری می شود، نه ولتاژ در پایانه های منبع. علاوه بر این، عدم وجود جریان در مدار نشانگر صفر تأثیر مقاومت را از بین می برد سیم های اتصالدر نتیجه اندازه گیری در این حالت، مقاومت خروجی جبران کننده برابر با بی نهایت است، یعنی با جبران کامل، هیچ توانی از جسم اندازه گیری مصرف نمی شود.
ساده شده نمودار مدارکه تقریباً زیربنای تمام پتانسیومترهای DC قرار دارد، در شکل نشان داده شده است. 3. شامل سه مدار است: یک مدار EMF نمونه، که شامل یک منبع EMF Eobr نمونه است. مقاومت نمونه Robr و نشانگر I. یک مدار کار یا کمکی حاوی یک منبع تغذیه کمکی Ev، یک مقاومت تنظیم کننده Rp، یک ذخیره مقاومت جبران کننده Rk و یک مقاومت مرجع Robr. یک مدار اندازه گیری متشکل از یک منبع EMF اندازه گیری شده Ex، یک نشانگر I و یک ذخیره مقاومت جبران کننده Rk.
برنج. 3. نمودار مدار ساده شده پتانسیومتر DC
کار با تنظیم جریان عملیاتی در مدار عملکرد جبران کننده با استفاده از یک منبع کمکی آغاز می شود. یورو مقدار جریان عملیاتی Iр توسط EMF یک عنصر عادی استاندارد کنترل می شود. برای انجام این کار، در موقعیت 1 کلید P، با استفاده از رئوستات Rp، مقدار Iр طوری تنظیم می شود که افت ولتاژی که در مقاومت Rrev ایجاد می کند برابر با EMF عنصر عادی Erev باشد. هنگام جبران، عدم وجود جریان را در مدار عنصر عادی نشان می دهم:
مقدار مقاومت استاندارد Rrev هنگام جبران EMF Erev کجاست.
برای اندازه گیری Ex، کلید P در موقعیت 2 قرار می گیرد و با تنظیم مقاومت جبران کننده Rk، جریان vepi I دوباره به صفر می رسد، در حالی که
مقدار مقاومت جبران کننده Rk هنگام جبران EMF Ex کجاست.
از آنجایی که در لحظه تعادل جریانی در مدار نشانگر وجود ندارد، می توانیم فرض کنیم که مقاومت ورودی Rin پتانسیومتر (از سمت EMF اندازه گیری شده) برابر با بی نهایت است، یعنی با جبران ولتاژ (EMF)
این یکی از مزایای اصلی روش اندازه گیری جبران را نشان می دهد - عدم مصرف برق از جسم اندازه گیری. از معادله Ex = واضح است که ولتاژ مجهول با یک اندازه گیری مثال - EMF یک عنصر عادی مقایسه می شود. مقدار متوسط EMF عناصر نرمال نرمال در دمای 20 "C تا رقم پنجم اعشار شناخته می شود و برابر است با Erev = 1.0186 V. از آنجایی که EMF مجهول Ex به EMF یک عنصر نرمال Erev با مقدار مربوط می شود. نسبت، بنابراین، دقت نتیجه اندازه گیری با دقت ساخت و تنظیم مقاومت های Rrev و جبران کننده Rk نمونه تعیین می شود.
دقت ایجاد لحظه تعادل با حساسیت نشانگر صفر تعیین می شود.
در نتیجه، دقت مدار جبران با دقت تنظیم و حفظ جریان عملیاتی Iр، دقت ساخت و نصب مقاومت‌های Ro6p و جبران‌کننده Rk و حساسیت نشانگر تعیین می‌شود.
یکی از ویژگی های اصلی یک پتانسیومتر حساسیت آن است. حساسیت S یک پتانسیومتر به صورت S = SiSk درک می شود که در آن Si حساسیت نشانگر است. Sk حساسیت مدار جبران است.
حساسیت نشانگر توسط متر مورد استفاده تعیین می شود، بنابراین، برای تعیین S، لازم است که حساسیت مدار جبران Sk را پیدا کنید. حساسیت مدار جبران با نسبت افزایش جریان در نشانگر تعیین می شود که وقتی افزایش EMF در یک مدار متعادل ظاهر می شود به این افزایش، یعنی Sk =
افزایش فعلی
که در آن Ri مقاومت نشانگر است. Rx - مقاومت منبع EMF اندازه گیری شده Ex. بنابراین، حساسیت پتانسیومتر
حساسیت مدار باید مطابق با خطای اندازه گیری مجاز، ارائه شده انتخاب شود
این عبارت به شما امکان می دهد تا حساسیت مورد نیاز نشانگر صفر را تعیین کنید. مقاومت مدل Robr از نظر ساختاری یک ذخیره ساز مقاومت است که از دو بخش مقاومت ثابت و به اصطلاح دهه دما تشکیل شده است. این دهه به شما امکان می دهد مطابق با مقدار واقعی EMF Erev در یک دمای معین تنظیم کنید که تنظیم دقیق جریان عملکرد Irev را تضمین می کند.
بر اساس مقدار مقاومت مدار اندازه گیری، پتانسیومترها به دو دسته کم مقاومت و مقاومت بالا تقسیم می شوند. پتانسیومترهای کم مقاومت (با مقاومت کمتر از 1000 اهم) برای اندازه گیری ولتاژهای پایین (تا 100 میلی ولت) و مقاومت بالا استفاده می شود.
(با مقاومت بیش از 1000 اهم) - برای اندازه گیری ولتاژ تا 1 - 2.5 ولت.
روش جبرانی اندازه گیری یکی از دقیق ترین روش هاست. پتانسیومترهای DC در کلاس های دقت 0.0005 موجود هستند. 0.001; 0.002; 0.005; 0.01; 0.02; 0.05; 0.1; 0.2.
با توجه به روش معرفی مقدار جبرانی، پتانسیومترها به غیر اتوماتیک، نیمه اتوماتیک و اتوماتیک تقسیم می شوند. در جبران کننده های غیر اتوماتیک، بیشتر ولتاژ اندازه گیری شده به صورت دستی و قسمت باقیمانده به صورت خودکار جبران می شود.
ولت متر دیفرانسیل
ولت متر دیفرانسیل یک پتانسیومتر DC پیشرفته است که از یک پتانسیومتر متعادل کننده دستی یا خودکار و یک میکروولت متر ارزیابی مستقیم برای اندازه گیری قسمت جبران نشده ولتاژ اندازه گیری شده ترکیب می کند. با دقت بالا، وضوح و مصرف کم از منبع ولتاژ مورد مطالعه متمایز می شود. نمودار عملکردی ولت متر دیفرانسیل در شکل نشان داده شده است. 4.
یک پتانسیومتر ده روزه، متشکل از یک منبع EMF مدل Erev و یک تقسیم کننده ولتاژ چند مرحله ای Rk، اساس یک ولت متر دیفرانسیل است و برای متعادل کردن ولتاژ ورودی به کار می رود. تفاوت بین ولتاژ ورودی و جبران کننده با یک میکروولت متر ارزیابی مستقیم اندازه گیری می شود. بنابراین، یک ولت متر دیفرانسیل یک مدار جبران ناقص متعادل است که در آن ولتاژ با خواندن پتانسیومتر دهه و با قرائت تعیین می شود. ابزار اندازه گیری. جریان وارد شده به مدار توسط تفاوت جبران نشده بین ولتاژ اندازه گیری شده و مرجع و مقاومت کل مدار تعیین می شود.
برنج. 4. مدار ساده شده یک ولت متر دیفرانسیل
شکل 5. نمودار عملکرد یک ولت متر دیجیتال دیفرانسیل با کنترل دستی
روش اندازه گیری دیفرانسیل در تعدادی از ولتمترهای دیجیتال تولید شده تجاری اجرا می شود. نمودار عملکردی یکی از این ولت مترها در شکل نشان داده شده است. 5.
این دستگاه از ترکیبی از روش رمزگذاری بیت به بیت در مرحله اول و روش زمان پالس در مرحله دوم تبدیل ولتاژ اندازه گیری شده استفاده می کند.
بخش اندازه گیری دستگاه شامل یک تقسیم کننده ولتاژ ورودی D، یک تقویت کننده مقیاس MU، یک منبع ولتاژ جبرانی IKN و یک مبدل ولتاژ-زمان NVD است. مبدل ولتاژ-زمان ولتاژ ورودی تقویت کننده را به یک بازه زمانی متناسب تبدیل می کند. اطلاعات مربوط به ابتدا و انتهای پالس اطلاعات و قطبیت ولتاژ تبدیل شده از طریق ترانسفورماتورهای پالسی Tr1, Tr2 به قسمت دیجیتالی دستگاه منتقل می شود که به دلیل وجود مقاومت عایق بالا بین سیم پیچ ها. قسمت دیجیتالی دستگاه اطلاعات را به فرمی مناسب برای نمایش و ضبط با ضبط تبدیل می کند.
اندازه گیری ولتاژ در دو مرحله انجام می شود. در مرحله اول (موقعیت 1 کلید Cl1) ضریب انتقال تقویت کننده مقیاس برابر با یک و ولتاژ جبران کننده برابر با صفر است. پالس های مولد فرکانس پایدار RNG fo از طریق کلید کنترل شده Kl2 و مدار کلید منطقی Kl3 در طول زمان tinf1 به ورودی شمارنده مرتبه بالا Sch1 عرضه می شود و بر این اساس توسط لامپ های مرتبه بالا نشان داده می شود. در مرحله دوم اندازه گیری، کلید Kl1 به موقعیت 2 منتقل می شود. همزمان با دستور واحد کنترل و هماهنگ سازی، ضریب انتقال تقویت کننده مقیاس افزایش می یابد و کد دیجیتال شماره دریافت شده در مهم ترین ارقام از Sch1 در مدار حافظه دستگاه حسابی AU1 بازنویسی می شود که IKN را کنترل می کند. در نتیجه، یک ولتاژ جبرانی مربوط به کد تعداد ارقام مهم در خروجی IKN ظاهر می شود.
اختلاف ولتاژ تقویت شده توسط تقویت کننده به بازه زمانی tinf2 تبدیل می شود. طی آن پالس هایی با فرکانس پایدار f2 به ورودی شمارنده مرتبه پایین Sch2 می رسند.
اطلاعات مربوط به علامت سیگنال عدم جبران از NVD به ژنراتور فرمان واحد کنترل و هماهنگ سازی BUS ارائه می شود که نوع عملیات را تعیین می کند: جمع یا تفریق نتایج مرحله اول و دوم اندازه گیری انجام شده توسط دستگاه حسابی AU1. مقدار عددی حاصل جمع جبری کدهای عددی شمارنده های Sch1 و Sch2 و علامت آن با نشانگر دیجیتال نشان داده می شود.
تبدیل ولتاژ به یک بازه زمانی با روش متعادل سازی سروو ولتاژ اندازه گیری شده با ولتاژ جبرانی متغیر خطی انجام می شود.
ولت متر اندازه گیری ولتاژ DC را در محدوده 5-10-6 تا 1000 ولت در چهار زیر محدوده ارائه می دهد: 5-10-6-1. 5-10-5-10; 5-10-4-100; 5-10-3 - 1000 ولت خطای اندازه گیری بسته به زیر محدوده 0.3-0.05 درصد حد اندازه گیری می باشد. مقاومت ورودی 10 MΩ در محدوده 1 و 1000 ولت، 1 MΩ در حد 100 ولت و 0.1 MΩ در حد 10 ولت است. ولت متر به طور خودکار اطلاعاتی در مورد قطبیت ولتاژ اندازه گیری شده ارائه می دهد و دارای خروجی برای نوشتن است. اطلاعات به DAC در کد اعشاری باینری.
دقت بالاتری توسط ولت مترهای دیفرانسیل با متعادل کردن دستی ولتاژ اندازه گیری شده ارائه می شود. این دستگاه از یک روش اندازه‌گیری دیفرانسیل استفاده می‌کند که یک منبع ولتاژ جبرانی چند دهه را با تعادل دستی و یک میکروولت متر دیجیتالی ترکیب می‌کند که بخش جبران‌نشده ولتاژ ورودی را اندازه‌گیری می‌کند.
ولت متر شامل یک تقسیم کننده ولتاژ ورودی، یک VCI شش دهه با بالانس دستی و یک دستگاه مقایسه است که یک میکروولت متر دیجیتال جبران کننده خودکار شامل یک تقویت کننده جریان مستقیم، یک مبدل ولتاژ-زمان و یک دستگاه بازخوانی دیجیتال (DCU) است.
مهمترین مؤلفه ای که دقت ولت متر دیفرانسیل را تعیین می کند IKN است. بیشترین گزینه سادهساخت یک VCI قابل تنظیم یک منبع ولتاژ مرجع است که با یک مبدل مقیاس بارگذاری شده است. در این مورد، تبدیل در مقیاس بزرگ را می توان با استفاده از تقسیم کننده های ولتاژ مقاومتی، القایی یا پالسی انجام داد.
در مدارهای ولت متر دیفرانسیل، اولویت به تقسیم کننده پالس داده می شود. مزایای اصلی تقسیم کننده پالس عبارتند از:
برنج. 6. نمودار مدار شماتیک یک تقسیم کننده پالس ولتاژ مرجع (a)، نمودار ولتاژ (b) و مدار معادل تقسیم کننده (c)
· عدم وجود مقاومت های دقیق در مدار آنها.
دقت بالا و پایداری ولتاژ خروجی.
· تأثیر ناچیز تأثیرات آب و هوایی بر دقت تقسیم.
در ساده‌ترین حالت، تقسیم‌کننده پالس یک دستگاه میانگین‌گیری است که ورودی آن به صورت دوره‌ای با یک ولتاژ مرجع اوریو تامین می‌شود. در شکل 6a یک نمودار الکتریکی شماتیک از یک تقسیم کننده ولتاژ پالس با یک فیلتر KS به عنوان یک دستگاه میانگین نشان می دهد. در طول زمان، ورودی فیلتر KS به urev و در طول زمان t2 - به اتوبوس مشترک متصل می شود. مقدار متوسط ولتاژ خروجی فیلتر (uout در شکل 6.6) تابعی از urev ولتاژ و چرخه وظیفه پالس ها است که توسط حالت کلید K کنترل می شود:
این عبارت معادل برابری مربوط است ولتاژ خروجییک تقسیم‌کننده مقاومتی معمولی (شکل 6، ج) در حالی که دقت ضریب انتقال تقسیم‌کننده پالس به دقت نسبت و پایداری بازه‌های زمانی t1 و t2 بستگی دارد که می‌توان با تشکیل بازه‌های زمانی با تقسیم، از دقت بالایی اطمینان حاصل کرد. فرکانس نوسانگر اصلی، دقت مطلق و پایداری فرکانس طولانی مدت آن مهم نیست.
ولت مترهای دیفرانسیل مدرن دستگاه هایی با معماری مدار پیچیده هستند که عناصری از فناوری آنالوگ و کامپیوتری را در خود جای داده اند که مشکلات خاصی را حل می کنند. تنظیم خودکار، تبدیل اطلاعات، فناوری کامپیوتر و ... بیشترین دقت و حساسیت ولت مترهای دیفرانسیل با روش اندازه گیری تکرار شونده جبران می شود که در آن ولتاژ اندازه گیری شده توسط ولتاژ منبع داخلی (مبدل دیجیتال به آنالوگ) جبران می شود. با مدولاسیون عرض پالس ولتاژ مرجع).
ترکیبی از این روش ها به شما امکان می دهد فرآیندهای اندازه گیری را خودکار کنید، کالیبراسیون خودکار (خودآزمایی خودکار) و تشخیص را اجرا کنید.
بر اساس این روش، یک ولت متر نسل جدید ساخته شد که تفاوت قابل توجهی با دستگاه های سنتی با اهداف مشابه دارد.
طراحی دستگاه بر اساس اصل تقسیم بندی عملکردی و سازنده دستگاه به قسمت های کاربردی (آنالوگ) و کنترلی (دیجیتال) است (شکل 7).
بخش دیجیتالی ولت متر شامل یک میکرو کامپیوتر داخلی با یک برنامه سفت و سخت است که به همراه کنترل های پنل جلویی و وسایل ارتباطی رابط، عملکرد ولت متر را کنترل می کند. میکروکامپیوتر کنترل بخش عملکردی (آنالوگ) BF، پنل جلویی و رابط ارتباطی با کانال را فراهم می کند. استفاده عمومی COP و همچنین پردازش ریاضی اندازه گیری ها و فرآیند کالیبراسیون خودکار دستگاه.
ترکیب و اتصال اجزای اصلی بلوک عملکردی در شکل 1 نشان داده شده است. 8. مدار برای انتخاب خودکار محدودیت‌های اندازه‌گیری AVP، عادی‌سازی سیگنال ورودی را تضمین می‌کند که در یک محدوده ولتاژ گسترده، بر اساس سطح و قطبیت متغیر است. کالیبراسیون تقسیم کننده مدار AVP به طور خودکار با اتصال منبع کالیبراسیون خودکار به ورودی ولتاژ آن انجام می شود. یک مبدل دیجیتال به آنالوگ DAC با محدوده تنظیم ولتاژ از 0 تا 11.999999 ولت یک ولتاژ جبرانی در حالت های اندازه گیری ولتاژ و افزایش آن تولید می کند. تقویت کننده DC UPT با مدار دیفرانسیلمقایسه با دو ضریب انتقال مشخص شده توسط تقسیم کننده کوپلینگ kupt = 1 (در حالت اندازه گیری ولتاژ تا 10-7 ولت) و kupt = 100 (هنگام اندازه گیری ولتاژ تا 10-7 ولت) کار می کند. مبدل آنالوگ به دیجیتال یکپارچه کننده ADC دارای سه رقم و نیم است و بسته به حساسیت تنظیم شده مستقیم یا از طریق یک تقسیم کننده kAC (1:100) به خروجی UPT متصل می شود. تفاوت بین ولتاژهای جبران کننده و اندازه گیری شده به ورودی ADC با ضرایب انتقال 0.01 (kupt = 1. katsp = 0.01) عرضه می شود. 1 (kupt=l، katsp=1) و 100 (kopt=100، katsp=1). رابط بین قطعات کنترلی و آنالوگ دستگاه و تشکیل کانال های تبادل اطلاعات بین آنها توسط واحد رابط اجرایی BSI انجام می شود.
عملکرد بلوک عملکردی در حالت اندازه گیری ولتاژ و افزایش ولتاژ از الگوریتم شکل زیر پیروی می کند. 9.
ولتاژ اندازه گیری شده Ux از طریق مدار ATP (به شکل 8) اندازه گیری و قطبیت به ورودی معکوس UPT عرضه می شود که انتقال سیگنال را در یک قطبیت کاملاً مشخص و در یکی از نسبت های انتقال kп = 1:1 تضمین می کند. 1:10; 1:100.
در مرحله 1، پس از انتخاب حد اندازه گیری، با حداقل حساسیت مسیر تقویت، kp = 0.01 و مقدار ولتاژ صفر در خروجی DAC، ولتاژ اندازه گیری شده به کد تبدیل می شود. کد به دست آمده در سه بیت مهم (1-3) مبدل دیجیتال به آنالوگ وارد می شود که یک ولتاژ جبرانی در ورودی غیر معکوس UPT ایجاد می کند.
در مرحله 2، تفاوت حاصل به منظور تعیین ارقام بعدی (3-5) بیان عددی سیگنال ورودی اندازه گیری می شود.
در مرحله 3، نتیجه دو اندازه گیری اول در DAC کپی می شود و اندازه گیری بیت های 5-7 سیگنال ورودی در حداکثر حساسیت مسیر تقویت انجام می شود. در حالت ثابت ADC مقدار ولتاژ فعلی اندازه گیری می شود که با ولتاژ مبدل دیجیتال به آنالوگ جمع می شود و در یک قرائت بر روی نمایشگر دیجیتال دستگاه نمایش داده می شود. شکل گیری یک قرائت واحد بر اساس نتایج اندازه گیری سه مرحله توصیف شده به طور معمول در نمودار یادگاری در گوشه سمت راست بالای شکل نشان داده شده است. 9. هنگامی که شمارنده ADC (ظرفیت 2000 کاراکتر) سرریز می شود، ولت متر به مرحله قبلی عملکرد سوئیچ می کند، همانطور که از نمودار الگوریتم عملیاتی قابل مشاهده است.
بسته به وضوح مورد نیاز، عملکرد دستگاه را می توان به دو مرحله اندازه گیری (با قابلیت نشان دادن چهار یا پنج رقم مرتبه بالا) یا سه (با قابلیت نشان دادن شش یا هفت رقم ولتاژ اندازه گیری شده) محدود کرد.
برنج. 7. نمودار عملکردی یک ولت متر کالیبراتور مبتنی بر ریزپردازنده: BSI - واحد رابط اجرایی. WUA - انتخاب خودکارمحدودیت های اندازه گیری؛ BPC - واحد منبع تغذیه برای بخش دیجیتال؛ صفحه نمایش الکترونیکی؛ AK - کالیبراسیون خودکار
یکی از اجزای اصلی که دقت دستگاه را تضمین می‌کند DAC است که کد کنترل را با استفاده از یک توالی پیوسته از پالس‌های مدوله‌شده با عرض و دامنه ثابت و فرکانس تکرار به یک ولتاژ ثابت تبدیل می‌کند و سپس انتخاب می‌کند. مقدار متوسط ولتاژ توالی مشخص شده پالس ها با استفاده از یک فیلتر میانگین!
تجزیه و تحلیل عملکرد یک DAC با مدولاسیون عرض پالس به ما امکان می دهد تا اجزای زیر را در ساختار آن شناسایی کنیم (شکل 10): منبع ولتاژ مرجع ION; مبدل زمان کد PKV، تبدیل کد با دقت بالا به مدت زمان پالس های مدوله شده با عرض یک فرکانس ثابت را فراهم می کند. تقسیم کننده ولتاژ پالس IDN، که با استفاده از یک سوئیچ (کلیدها)، تشکیل پالس هایی با دامنه تعیین شده و یک چرخه وظیفه تنظیم شده توسط PCV را فراهم می کند. فیلتر
برنج. 8. نمودار عملکردی بلوک آنالوگ دستگاه: IKN - منبع ولتاژ کالیبره شده. IDN - تقسیم کننده ولتاژ پالس؛ PKV - مبدل زمان کد؛ PNK - مبدل کد ولتاژ
یک تقسیم کننده ولتاژ پالس، ولتاژ را به طور جداگانه در سه دهه اصلی (1-3) تنظیم می کند، که ویژگی های اندازه شناسی اولیه دستگاه را ارائه می دهد، و در دهه های پایین (4-6). جمع ولتاژهای دهه های ارشد و جوان با استفاده از تقسیم کننده ای انجام می شود که توسط مقاومت های مقاومت های R شبکه جمع (12 مقاومت هر کدام 2.21 مواهم اهم) و مقاومت R1 = 90.9 مواهم تشکیل شده است که نسبت به آن نصف می شود. ولتاژ پالس IDN دهه های پایینی عرضه می شود. ولتاژ از DAC تصحیح صفر و ولتاژ تصحیح نیز به نقطه جمع عرضه می شود. DAC تصحیح صفر نیز برای جبران افست صفر UPT در حین کالیبراسیون خودکار طراحی شده است. اصلاح برای جبران خطای دینامیکی کلیدها ضروری است. سوئیچ‌های Kl که ولتاژ مرجع را تغییر می‌دهند، روی ترانزیستورهای MOS مکمل ساخته می‌شوند و از یک مدار دیجیتال کنترل می‌شوند (در شکل 10 نشان داده نشده است). تشکیل سیگنال های مدوله شده با عرض کنترل توسط PKV انجام می شود.
مبدل زمان کد PKV بر اساس مداری با ساعت شمار سه دهه و مقایسه کننده های کد ساخته شده است. ساعت شمار دارای ضریب تقسیم N = 1200 است. در حالت شمارنده 000، یک پالس برای تنظیم اولیه فلیپ فلاپ های RS تولید می شود (Tg1، Tg2 به حالت 1. پالس هایی که توسط مقایسه کننده ها تولید می شوند و فلیپ RS را برمی گرداند. فلاپ های دهه های ارشد و جونیور تا حالت 0 (اولیه) به ترتیب در لحظه انطباق کد شمارنده و کدهای کنترلی ارقام بالا و پایین ایجاد می شوند تا یک سیگنال دوازده فازی از یک سیگنال تک فاز تشکیل شود از یک شیفت رجیستر 24 بیتی استفاده می شود که با دنباله ای از پالس ها نشان دهنده مجموع سیگنال صفر شمارنده ارقام مرتبه پایین (دهه دوم و سوم) و سیگنال تصادفی این دهه ها است.
حجم قابل توجهی از جریان های اطلاعات اندازه گیری و کنترل بین دو قسمت دستگاه مستلزم سازماندهی کانال های ارتباطی ویژه و ایجاد دستگاه های رابط مناسب برای سرویس دهی به این کانال ها و یک واحد رابط اجرایی بود (شکل 8 را ببینید).
وظایف اصلی واحد رابط اجرایی دریافت اطلاعات کنترل از واحد کنترل، انتقال اطلاعات ADC به واحد کنترل و تولید سیگنال های ارتباطی ترانک در داخل قسمت آنالوگ (BP) می باشد. ارتباط بین BF و بخش دیجیتال از طریق سه کانال ارتباطی تحقق می یابد: یک کانال اطلاعات کنترل را به بلوک عملکردی (کانال ورودی اطلاعات) منتقل می کند، کانال دیگری اطلاعات ADC را به واحد کنترل (کانال خروجی اطلاعات) منتقل می کند. همگام سازی I/O از طریق کانال سوم - کانال همگام سازی - توسط سیگنال های ارسال شده از واحد کنترل انجام می شود.
برنج. 9، الگوریتم عملکرد دستگاه در اندازه گیری ولتاژ و حالت افزایش ولتاژ
برنج. 10. نمودار عملکردی DAC
شکل 11 توزیع کننده فرمان کنترل بلوک عملکردی
برنج. 12. بلوک دیاگرامواحد کنترل
انتقال اطلاعات در کانال ها از طریق ترانسفورماتورهای پالس برای اطمینان از ایزوله گالوانیکی انجام می شود.
در شکل شکل 11 یک نمودار ساده از توزیع دستورات کنترل برای یک بلوک عملکردی را نشان می دهد. همه رجیسترهای دریافت کننده که کنترل مستقیم را انجام می دهند توسط ورودی های اطلاعات به موازات گذرگاه داده متصل می شوند. اطلاعات به ثبتی که آدرس آن در گذرگاه آدرس (در کد باینری) تنظیم شده است، در لحظه ای که پالس فعال سازی روی گذرگاه ظاهر می شود (مجوز نوشتن) نوشته می شود.
مبدل آنالوگ به دیجیتال مورد استفاده در دستگاه اصل یکپارچگی دوگانه را اجرا می کند. ADC توسط یک فرمان خارجی تولید شده در واحد کنترل راه اندازی می شود.
واحد کنترل CU (شکل 12) برای اجرای رابطه بین بلوک عملکردی و اپراتور (مستقیم یا از طریق COP) طراحی شده است. ساختار و اصل عملکرد واحد کنترل توسط وظایف اجرای الگوریتم های عملیات ابزار مورد بحث در بالا، وظایف کالیبراسیون خودکار، پردازش اطلاعات و رابط تعیین می شود. عملکردهای انجام شده توسط واحد کنترل را می توان به دو نوع تقسیم کرد: عملکردهای تبادل اطلاعات با محیط خارجی (اپراتور یا مرکز کنترل) و عملکردهای کنترل واحد آنالوگ در طول فرآیند اندازه گیری. اساس عملیات CU یک میکرو کامپیوتر داخلی مبتنی بر ریزپردازنده است. به طور کلی، CU از یک میکرو کامپیوتر شامل یک واحد پردازش مرکزی (CPU)، حافظه فقط خواندنی (ROM) و حافظه با دسترسی تصادفی (RAM) تشکیل شده است. ROM برنامه عملیاتی کامل را ذخیره می کند، برنامه ریزی شده در زمان انتشار دستگاه و بدون تغییر در طول عمر سرویس، برای ذخیره داده های نمایش داده شده، نتایج محاسبات میانی و سایر متغیرهای ذخیره شده فقط در طول کارکرد دستگاه استفاده می شود. بخش دوم واحد کنترل، دستگاه های ارتباطی یا رابط هایی است که میکروکامپیوتر را با واحدهای مختلف دستگاه متصل می کند. اطلاعات مربوط به فواصل زمانی مورد نیاز برای کالیبراسیون خودکار دستگاه، در مورد دمای داخل بلوک آنالوگ دستگاه توسط واحد هماهنگ سازی واحد کنترل ارائه می شود.
رابط های CPC عملکرد اتصال دستگاه با CPC را انجام می دهند. از یک طرف به گذرگاه سیستم واحد کنترل و از طرف دیگر به سوئیچ متصل است که حالت عملکرد دستگاه را در کنترل از راه دور. رابط COP سازگاری مکانیکی، الکتریکی و تا حدی منطقی را با کانال عمومی پیاده سازی می کند. بلوک رابط نشانگر پانل جلویی دستگاه را کنترل می کند: برد نشانگر و تخته دکمه. در اینجا، از روش های پیشرفته تعامل بین میکرو کامپیوتر و پانل جلویی استفاده می شود - نشان دادن چندگانه و اسکن ماتریس دکمه به منظور تشخیص دکمه فشرده شده.
بلوک رابط کنترل کننده BSU یک اتصال (سریال) ویژه بین میکرو کامپیوتر و بلوک عملکردی را انجام می دهد.
همه بردهای CU توسط یک سیستم اتوبوس واحد به هم متصل می شوند. هرگونه تبادل اطلاعات در واحد کنترل و با بخش عملکردی از طریق گذرگاه سیستم واحد کنترل توسط ماژول اصلی - CPU پردازنده مرکزی انجام می شود، یعنی یکی از دستگاه های شرکت کننده در تبادل همیشه CPU است و دیگری تعیین می شود برنامه کاری. بنابراین، به عنوان مثال، اگر اطلاعات یک بلوک آنالوگ نیاز به نوشتن در RAM باشد، آنگاه توسط CPU دریافت شده و سپس از CPU به RAM منتقل می شود. نمودار نرم افزاری عملکرد دستگاه (شکل 13) همراه با بلوک دیاگرام واحد کنترل (شکل 12) به شما امکان می دهد تا عملکرد دستگاه را به طور کلی ردیابی کنید.
برنج. 13. الگوریتم عملکرد واحد کنترل
هنگامی که دستگاه به شبکه روشن می شود، "پاکسازی نیرو" انجام می شود: CPU در حالت اولیه خود نگه داشته می شود تا زمانی که ولتاژ منابع تغذیه به مقادیر اسمی برسد، پس از آن برنامه تست خودکار شروع می شود - خودآزمایی و یک زیر برنامه ای که تنظیمات اولیه را انجام می دهد. برنامه تست خودکار تمام اجزای واحد کنترل و عملکرد کانال ارتباطی با واحد آنالوگ را بررسی می کند. در صورت خرابی هر گره، نماد یادگاری "NOT WORK - XX" روی تابلوی نشانگر نمایش داده می شود، که در آن XX یک عدد اعشاری از 00 تا 99 است که مربوط به نوع نقص است. در صورت بروز نقص، صفحه نمایش روشن می شود نشانگر LED"امتناع".
دو راه برای تبادل اطلاعات بین CPU و دستگاه های خارجی وجود دارد: قابل برنامه ریزی و مبتنی بر وقفه.
در حالت اول، اطلاعات با یک دستگاه خارجی مطابق با برنامه فعلی رد و بدل می شود و CPU باید به طور دوره ای با دستگاه خارجی تماس بگیرد و تعیین کند که آیا دستگاه خارجی دارد یا خیر. اطلاعات جدید. در روش مبادله دوم، اگر سیگنالی از یک دستگاه خارجی دریافت شود که نشان می دهد برای تبادل اطلاعات آماده است، کار پردازنده تحت برنامه فعلی قطع می شود و به زیربرنامه تعمیر و نگهداری تغییر می کند. از این دستگاه. پس از اتمام تعمیر و نگهداری، پردازنده به اجرای برنامه قطع شده ادامه می دهد.
میکروکامپیوتر دارای یک سیستم وقفه اولویت هشت سطحی است که امکان سرویس دهی به هشت سطح را فراهم می کند دستگاه های خارجی، و درخواست های بیشتر سطح بالااولویت می‌تواند روال‌هایی را که درخواست‌های سطح اولویت پایین‌تری را ارائه می‌دهند، قطع کند، اما برعکس نه.
ارسال شده در Allbest.ru
...اسناد مشابه
اندازه گیری مستقیم و غیر مستقیم ولتاژ و جریان. کاربرد قانون اهم وابستگی نتایج اندازه گیری های مستقیم و غیرمستقیم به مقدار زاویه چرخش رگولاتور. تعیین خطای مطلق اندازه گیری غیر مستقیم جریان مستقیم.
کارهای آزمایشگاهی، اضافه شده در 2015/01/25
تاریخچه خطوط برق فشار قوی اصل کار ترانسفورماتور وسیله ای برای تغییر مقدار ولتاژ است. روش های اساسی برای تبدیل توان های بزرگ از جریان مستقیم به جریان متناوب. اتصالات شبکه برق AC.
گزارش تمرین، اضافه شده در 2015/11/19
برق رسانی به موتور هنگام تنظیم سرعت با تغییر مقدار ولتاژ از یک منبع DC قابل تنظیم جداگانه. کاربرد مبدل های تریستور در درایوهای الکتریکی DC. بلوک دیاگرام مبدل تریستور.
کار دوره، اضافه شده در 2015/02/01
تعیین خطاهای مطلق، نسبی و کاهش یافته. جبران کننده های DC، هدف و اصل عملکرد آنها اندازه گیری توان با وات متر با استفاده از ترانسفورماتورهای اندازه گیری جریان و ولتاژ در مدارهای تک فاز و سه فاز.
تست، اضافه شده در 01/08/2011
توسعه مدار تقویت کننده DC و محاسبه منابع برق: تثبیت کننده ولتاژ و یکسو کننده. تعریف فیلتر فرکانس های پایین. محاسبه خطای دما و عدم دقت اندازه گیری به دلیل ناپایداری ولتاژ تغذیه.
کار دوره، اضافه شده در 2012/03/28
محاسبه مقاومت یک شنت خارجی برای اندازه گیری جریان برق با آمپرمتر مغناطیسی. تعیین جریان در آنتن فرستنده با استفاده از ترانسفورماتور جریان فرکانس بالا. ولت متر برای اندازه گیری ولتاژ با خطای نسبی.
تست، اضافه شده در 2013/05/12
اصول عملکرد و طراحی ژنراتورهای DC. نیروی الکتروموتور و گشتاور الکترومغناطیسی یک مولد جریان مستقیم. روش های مولدهای DC هیجان انگیز. ویژگی ها و ویژگی های موتورهای انواع تحریک.
چکیده، اضافه شده در 11/12/2009
اصل عملکرد و طراحی یک ژنراتور DC. انواع سیم پیچ آرمیچر. روش های مولدهای DC هیجان انگیز. برگشت پذیری ماشین های DC موتور تحریک موازی، مستقل، سری و مختلط.
چکیده، اضافه شده در 1388/12/17
بررسی مدارهای الکتریکی DC بدون انشعاب و انشعاب. محاسبه مدارهای DC غیر خطی. مطالعه عملکرد خط انتقال برق DC. مدار AC با اتصال سری مقاومت ها.
راهنمای آموزشی، اضافه شده در 2009/12/22
کاربرد روش ولتاژ بین گرهی در آنالیز چند مداری نمودار الکتریکی، داشتن دو گره بالقوه. غیر خطی مدارهای الکتریکیدی سی مدارهایی با اتصال موازی، سری-موازی عناصر مقاومتی.
اطلاعات عمومی
جریان ها و ولتاژها رایج ترین هستند مقادیر الکتریکیکه باید اندازه گیری شوند این طیف وسیعی از ابزارهای اندازه گیری جریان و ولتاژ تولید شده توسط صنعت را توضیح می دهد. انتخاب یک ابزار اندازه گیری را می توان با ترکیبی از عوامل تعیین کرد: اندازه مورد انتظار مقدار اندازه گیری شده، نوع جریان (مستقیم یا متناوب)، فرکانس، دقت اندازه گیری مورد نیاز، شرایط آزمایشی (آزمایشگاه، کارگاه، میدان و غیره). )
برنج. 15-1. مدار اندازه گیری جریان با آمپرمتر
برنج. 15-2. مدار برای اندازه گیری ولتاژ با ولت متر
تاثیر شرایط خارجی (دما، میدان مغناطیسیارتعاشات و غیره) و غیره
مقادیر ولتاژ معمولاً با اندازه گیری مستقیم تعیین می شود. جریان ها - علاوه بر اندازه گیری های مستقیم، اندازه گیری های غیرمستقیم به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرند، که در آن افت ولتاژ در یک مقاومت با مقاومت شناخته شده متصل به مدار جریان اندازه گیری شده، مقدار جریان با استفاده از قانون اهم اندازه گیری می شود: . در این مورد، خطا در نتیجه اندازه گیری با خطا در اندازه گیری ولتاژ و خطای ناشی از تفاوت بین مقدار مقاومت اسمی و مقدار مقاومت واقعی تعیین می شود اندازه گیری های غیرمستقیم (نگاه کنید به § 14-2).
اندازه گیری جریان ها و ولتاژها به دلیل مقاومت ابزار اندازه گیری مورد استفاده همیشه با خطا همراه است. درج یک ابزار اندازه گیری در مدار مورد مطالعه، حالت این مدار را مخدوش می کند. بنابراین، برای مثال، اتصال آمپرمتر با مقاومت به مدار نشان داده شده در شکل. 15-1 منجر به این می شود که به جای جریانی که قبل از روشن کردن آمپرمتر در این مدار جریان داشته است، پس از روشن کردن آمپرمتر، جریانی جریان می یابد که هر چه مقاومت آمپرمتر بیشتر باشد، خطا بیشتر می شود. خطای مشابهی هنگام اندازه گیری ولتاژ رخ می دهد. به عنوان مثال، در مدار نشان داده شده در شکل. 15-2 ، هنگامی که ولت متری را روشن می کنید که دارای مقاومت برای اندازه گیری ولتاژ بین نقاط است ، حالت مدار نیز نقض می شود ، زیرا به جای ولتاژی که قبل از روشن کردن ولت متر در مدار بود ، پس از روشن کردن ولتاژ آن
هرچه مقاومت ولت متر کمتر باشد، خطا بیشتر است.
نشانگر غیرمستقیم مقاومت ابزار اندازه گیری، توان مصرفی دستگاه از مداری است که در آن
اندازه گیری انجام می شود. هنگامی که جریان از یک آمپرمتر با مقاومت عبور می کند، توان مصرف شده توسط آمپرمتر، توان مصرفی توسط ولت متر، با بیان ولتاژ اندازه گیری شده توسط ولت متر تعیین می شود. - مقاومت داخلی ولت متر در نتیجه، خطای اعوجاج حالت مدار هنگام اندازه‌گیری جریان و ولتاژ کمتر است، انرژی کمتری توسط ابزار اندازه‌گیری از مداری که اندازه‌گیری انجام می‌شود مصرف می‌کند. از میان ابزارهای اندازه گیری مورد استفاده برای اندازه گیری جریان و ولتاژ، جبران کننده ها (پتانسیومتر)، دستگاه های الکترونیکی و دیجیتال کمترین مصرف برق را از مدار اندازه گیری دارند. در بین دستگاه های الکترومکانیکی، دستگاه های مغناطیسی و الکترواستاتیکی کمترین توان را مصرف می کنند. توان بسیار کم مصرف شده از مدار اندازه گیری توسط جبران کننده ها به آنها اجازه می دهد تا نه تنها ولتاژها، بلکه EMF را نیز اندازه گیری کنند.
محدوده جریان و ولتاژ اندازه گیری شده بسیار گسترده است. مثلاً وقتی تحقیقات بیولوژیکی، تحقیقات فضایی، اندازه گیری در خلاء، اندازه گیری جریان های مستقیم که بخش هایی از فمتوآمپر را تشکیل می دهند، و در نیروگاه های قدرتمند، در شرکت های متالورژی غیر آهنی، و صنایع شیمیایی - جریان هایی که به صدها کیلو آمپر می رسد، ضروری است. برای اندازه گیری جریان و ولتاژ در چنین محدوده وسیعی از مقادیر، صنایع داخلی ابزارهای اندازه گیری مختلفی را تولید می کنند که توانایی اندازه گیری در زیر محدوده های خاص را فراهم می کند. ابزارهای اندازه گیری جریان و ولتاژ معمولاً چند حدی هستند. برای گسترش محدودیت های اندازه گیری جریان، از شنت ها و ترانسفورماتورهای اندازه گیری DC - در مدارهای DC و ترانسفورماتورهای اندازه گیری AC - در مدارهای AC استفاده می شود. برای گسترش محدودیت های اندازه گیری ولتاژ، از تقسیم کننده های ولتاژ، مقاومت های اضافی و ترانسفورماتورهای اندازه گیری ولتاژ استفاده می شود.
کل محدوده جریان و ولتاژ اندازه گیری شده را می توان به سه زیر محدوده تقسیم کرد: مقادیر کوچک، متوسط و بزرگ. بهترین ابزار اندازه گیری موجود زیر محدوده مقادیر متوسط است (تقریباً: برای جریان - از واحد میلی آمپر تا ده ها آمپر؛ برای ولتاژ - از واحد میلی ولت تا صدها ولت). برای این زیر دامنه است که ابزار اندازه گیری با کمترین خطا در اندازه گیری جریان و ولتاژ ایجاد شده است. این تصادفی نیست، زیرا هنگام اندازه گیری جریان ها و ولتاژهای کوچک و بزرگ، مشکلات اضافی ایجاد می شود.
برنج. 15-3. نمودار تأثیر اتصالات مقاومتی و خازنی خود
برنج. 15-4. نمودار تأثیر مقاومت عایق بر نسبت تقسیم کننده ولتاژ
یک میدان مغناطیسی متناوب خارجی همچنین می تواند اعوجاج های قابل توجهی را به دلیل EMF القا شده در سیم ها و سایر عناصر مدار ایجاد کند که منبع یک کمیت اندازه گیری شده کوچک را با ابزار اندازه گیری متصل می کند.
حذف کامل تأثیر عوامل ذکر شده امکان پذیر نیست. بنابراین اندازه گیری جریان ها و ولتاژهای کوچک با خطای بیشتری انجام می شود.
اندازه گیری جریان ها و ولتاژهای زیاد ویژگی ها و مشکلات خاص خود را دارد. به عنوان مثال، هنگام اندازه‌گیری جریانهای مستقیم بزرگ با استفاده از شنت‌ها، مقدار زیادی توان روی شنت‌ها تلف می‌شود که منجر به گرم شدن قابل توجه شنت‌ها و بروز خطاهای اضافی می‌شود. برای کاهش اتلاف برق و رفع گرمای بیش از حد، لازم است اندازه شنت ها را افزایش دهید یا اقدامات اضافی ویژه ای را برای خنک سازی مصنوعی اعمال کنید. نتیجه شنت هایی است که حجیم و گران هستند. هنگام اندازه‌گیری جریانهای بزرگ، نظارت بر کیفیت اتصالات تماسی که جریان از آن عبور می‌کند بسیار مهم است. کیفیت پایین اتصال کنتاکت نه تنها می تواند حالت مدار و در نتیجه نتیجه اندازه گیری را مخدوش کند، بلکه به دلیل توان زیاد تلف شده در مقاومت کنتاکت منجر به فرسودگی کنتاکت می شود. هنگام اندازه گیری جریان های بزرگ، خطاهای اضافی ممکن است ناشی از تأثیر یک میدان مغناطیسی قوی بر روی ابزار اندازه گیری باشد که در اطراف شینه ها توسط جریان جاری ایجاد می شود.
هنگام اندازه گیری ولتاژهای بالا، الزامات برای کیفیت مواد عایق مورد استفاده در ابزار اندازه گیری افزایش می یابد، هم برای کاهش خطاهای ناشی از جریان های نشتی از طریق عایق و هم برای اطمینان از ایمنی پرسنل عملیاتی. به عنوان مثال، اگر از یک تقسیم کننده ولتاژ برای گسترش دامنه اندازه گیری استفاده شود، با افزایش ولتاژ اندازه گیری شده، مقاومت تقسیم کننده باید افزایش یابد. هنگام اندازه گیری ولتاژهای بزرگ، مقاومت تقسیم کننده ممکن است با مقاومت عایق قابل مقایسه باشد که منجر به خطا در تقسیم ولتاژ و در نتیجه خطای اندازه گیری می شود. از شکل 15-4، با نشان دادن تأثیر عایق بر ضریب تقسیم، نتیجه می شود که به جای ضریب تقسیم اسمی، ضریب تقسیم واقعی با عبارتی که علامت به معنای آن است تعیین می شود. اتصال موازی. مشکل در محاسبه ضریب تقسیم واقعی این است که مقاومت عایق بسته به شرایط می تواند متفاوت باشد محیط زیست(گرد و غبار، رطوبت و غیره).
نتیجه این است که هنگام اندازه‌گیری جریانها و ولتاژهای بزرگ، علاوه بر خطاهای معمول، به دلیل ویژگی‌های این اندازه‌گیری‌ها، خطاهایی نیز ایجاد می‌شود.
تغییر مشخصه در خطای اندازه گیری بسته به اندازه مقدار اندازه گیری شده به صورت کیفی نشان داده شده است (شکل 15-5) (برای وضوح، یک متغیر
برنج. 15-5. تغییر در خطای اندازه گیری DC بسته به اندازه مقدار اندازه گیری شده
برنج. 15-6. تغییر در خطای اندازه گیری جریان AC (ده ها میلی آمپر) بسته به فرکانس
مقیاس در امتداد محورها) با استفاده از مثالی از ابزارهای اندازه گیری جریان مستقیم کار تولید شده توسط صنعت.
هنگام اندازه گیری جریان ها و ولتاژهای متناوب، فرکانس مقدار اندازه گیری شده اهمیت زیادی دارد. محدوده فرکانس جریان ها و ولتاژهای اندازه گیری شده بسیار گسترده است: از کسری از هرتز (فرکانس های مادون پایین) تا صدها مگاهرتز و بیشتر.
جریان و ولتاژ، که با دلایل بالا توضیح داده شده است. هنگام اندازه گیری در فرکانس های زیر 20 هرتز، به دلیل اینرسی ناکافی قسمت متحرک دستگاه های الکترومکانیکی، مشکلاتی ایجاد می شود. هنگام اندازه گیری مقادیر متغیر با زمان، گشتاور وارد بر قسمت متحرک دستگاه نیز با گذشت زمان تغییر می کند. با کاهش فرکانس گشتاور، اینرسی قسمت متحرک برای به دست آوردن انحراف حالت ثابت اشاره گر کافی نیست. این ویژگی در فرکانس های مادون پایین به شدت آشکار می شود. غلبه بر این مشکل با افزایش اینرسی قسمت متحرک مکانیسم اندازه گیری غیر عملی است، زیرا این امر باعث کاهش حساسیت ابزار اندازه گیری می شود. بنابراین برای اندازه‌گیری جریانها و ولتاژهای فرکانس‌های مادون پایین، دستگاه‌های ویژه‌ای برای میانگین‌گیری (یکپارچه‌سازی) کمیت‌های اندازه‌گیری شده مورد نیاز است. در میان ابزارهای اندازه گیری تجاری تولید شده، باید به دستگاه های ترموالکتریک اشاره کرد، به عنوان مثال، آمپرمتر از نوع که جریان های متناوب با فرکانس 1 هرتز را اندازه گیری می کند. برای این دستگاه ها، عملکرد یکپارچه سازی توسط مبدل ترموالکتریک انجام می شود.
در شکل 15-6 از نظر کیفی (برای وضوح، از مقیاس متغیر در امتداد محورها استفاده می شود) تغییر مشخصه در خطای اندازه گیری را بسته به فرکانس با استفاده از مثال ابزار کار برای اندازه گیری جریان های متناوب (ده ها میلی آمپر) تولید شده توسط صنعت نشان می دهد.
اندازه گیری جریان مستقیم و ولتاژ
بالاترین دقت اندازه گیری جریان مستقیم و ولتاژ با دقت استانداردهای اولیه دولتی واحد جریان الکتریکی مستقیم (GOST 8.022-75) و واحد نیروی الکتروموتور (GOST 8.027-81) تعیین می شود. استانداردهای اولیه ایالت بازتولید واحد مربوطه را با انحراف استاندارد نتیجه اندازه گیری بیش از 4-10-6 برای جریان مستقیم و برای EMF تضمین می کند، به ترتیب خطای سیستماتیک غیر مستثنی از ابزارهای اندازه گیری بیشتر نیست جریان های مستقیم و ولتاژ، جبران کننده ها کوچکترین خطای اندازه گیری DC را ارائه می دهند. به عنوان مثال، نوع جبران کننده (پتانسیومتر) دارای کلاس دقت 0.0005 است و به شما امکان می دهد EMF و ولتاژهای ثابت را در محدوده 2.1211111 V اندازه گیری کنید. جریان های مستقیم با جبران کننده ها به طور غیرمستقیم با استفاده از سیم پیچ های مقاومت الکتریکی اندازه گیری می شوند. هنگام استفاده از سیم پیچ های مقاومت الکتریکی از نوع با کلاس دقت 0.002 و یک جبران کننده از نوع، امکان اندازه گیری جریان ها با خطای بیشتر از جبران کننده ها برای اندازه گیری دقیق ثابت وجود دارد
جدول 15-1 (به اسکن مراجعه کنید)
جریان ها، EMF و ولتاژها و برای بررسی ابزارهای اندازه گیری دقیق تر.
رایج‌ترین ابزار اندازه‌گیری جریان مستقیم و ولتاژ، آمپرمترها (میکرو، میلی‌متر، کیلوآمپر متر) و ولت‌مترها (میکرو، میلی‌متر، کیلوولت‌متر)، و همچنین ابزارهای جهانی و ترکیبی (به عنوان مثال، میکروولت-نانو آمپرمتر، نانوولتامتر) هستند. و غیره). ابزارهای پرکاربرد برای اندازه گیری جریان مستقیم و ولتاژ در جدول ارائه شده است. 15-1 و 15-2.
برای اندازه گیری جریان های مستقیم و ولتاژهای بسیار کوچک از الکترومترها و ابزارهای فوتوگالوانومتری استفاده می شود. به عنوان مثال، ما می‌توانیم میکروولت‌مترهای جهانی دیجیتال از نوع با محدوده اندازه‌گیری جریان مستقیم از تا و نوع با محدوده اندازه‌گیری جریان از و به را مشخص کنیم. مثال
جدول 15-2 (به اسکن مراجعه کنید)
دستگاه های فوتوگالوانومتری یک نوع نانوولتامتر است که دارای کمترین محدوده اندازه گیری جریان مستقیم nA و ولتاژهای ثابت هنگام اندازه گیری مقادیر کوچک و متوسط جریان ها و ولتاژها، دستگاه های دیجیتال و مغناطیسی الکتریک بیشترین شیوع را دارند. جریانهای مستقیم بزرگ معمولاً با کیلو آمپرمترهای مغناطیسی با استفاده از شنتهای خارجی اندازه گیری می شوند و جریانهای بسیار زیاد با استفاده از ترانسفورماتورهای جریان مستقیم اندازه گیری می شوند. برای اندازه گیری ولتاژهای DC بزرگ از کیلوولت متر مغناطیسی و الکترواستاتیک استفاده می شود. اندازه گیری جریان مستقیم و ولتاژ می تواند باشد
با دستگاه های دیگر اجرا کنید (جدول 15-1 و 15-2 را ببینید). باید در نظر داشت که آمپرمترها و ولت مترهای الکترودینامیکی به ندرت برای اندازه گیری فنی جریان و ولتاژ در مدارهای DC استفاده می شوند. آنها اغلب (همراه با ابزارهای دیجیتال و مغناطیسی الکتریکی با کلاس های دقت بالا) به عنوان ابزار نمونه ای برای کالیبراسیون ابزارهای اندازه گیری با کلاس دقت پایین تر استفاده می شوند. در جدول 15-1 و 15-2 دستگاه های ترموالکتریک را نشان نمی دهند، زیرا استفاده از آنها در مدارهای جریان مستقیم به دلیل توان نسبتا زیادی که از مدار اندازه گیری مصرف می کنند غیر عملی است.
اندازه گیری جریان و ولتاژ متناوب
اندازه‌گیری جریانها و ولتاژهای متناوب بر اساس یک استاندارد خاص دولتی است که قدرت جریان را در محدوده فرکانس هرتز (GOST 8.183-76) بازتولید می‌کند، و یک استاندارد ویژه دولتی که ولتاژ 0.1-10 V را در محدوده فرکانس هرتز بازتولید می‌کند (GOST 8.184- 76). دقت این استانداردها به اندازه و فراوانی مقادیر در حال بازتولید بستگی دارد. انحراف استاندارد نتیجه اندازه گیری برای یک استاندارد جریان متناوب با یک خطای سیستماتیک غیر مستثنی برای یک استاندارد ولتاژ متناوب، این خطاها به ترتیب برابر هستند.
ابزارهای کاری برای اندازه گیری جریان و ولتاژ متناوب عبارتند از آمپرمتر (میکرو، میلی، کیلو آمپر متر)، ولت متر (میکرو، میلی، کیلوولت متر)، جبران کننده جریان متناوب، ابزار جهانی و ترکیبی، و همچنین ابزارهای ضبط و اسیلوسکوپ های الکترونیکی.
یکی از ویژگی های اندازه گیری جریان ها و ولتاژهای متناوب این است که آنها در طول زمان تغییر می کنند. به طور کلی، یک کمیت متغیر با زمان را می توان به طور کامل با مقادیر آنی در هر نقطه از زمان نشان داد. کمیت‌های متغیر زمان را می‌توان با پارامترهای جداگانه (مثلاً دامنه) یا پارامترهای انتگرالی که به عنوان مقدار مؤثر استفاده می‌شوند، مشخص کرد.
میانگین ارزش اصلاح شده
جدول 15-3 (به اسکن مراجعه کنید)
و متوسط
که در آن یک کمیت متغیر با زمان است. بنابراین، هنگام اندازه گیری جریان ها و ولتاژهای متناوب، می توان مقادیر موثر، دامنه، میانگین تصحیح شده، متوسط و لحظه ای آنها را اندازه گیری کرد. در عمل اندازه گیری های الکتریکیاغلب لازم است که جریانها و ولتاژهای متناوب سینوسی اندازه گیری شوند که معمولاً با یک مقدار مؤثر مشخص می شوند. بنابراین، اکثریت قریب به اتفاق ابزارهای اندازه گیری جریان و ولتاژ متناوب در مقادیر موثر برای شکل سینوسی جریان یا منحنی ولتاژ کالیبره می شوند.
اندازه گیری مقادیر موثر جریان ها و ولتاژهای متناوب با استفاده از ابزارهای اندازه گیری مختلف انجام می شود.
جدول 15-4 (به اسکن مراجعه کنید)
ابزار اندازه گیری توسط دستگاه های یکسو کننده ارائه می شود. آنها دامنه نسبتاً گسترده ای دارند و هنگام اندازه گیری ولتاژهای متناوب. این دستگاه ها معمولاً چند برد ساخته می شوند. همچنین باید در نظر داشت که هنگام خاموش شدن یکسو کننده، از این دستگاه ها به عنوان دستگاه های مغناطیسی برای اندازه گیری جریان های مستقیم و ولتاژ استفاده می شود. به لطف چنین تطبیق پذیری و ابعاد کوچک، دستگاه های یکسو کننده به طور گسترده ای در آزمایشگاه و صنعت استفاده می شود.
جریانهای متناوب بیش از یک کیلو آمپر و ولتاژهای متناوب بیش از یک کیلو ولت با استفاده از ترانسفورماتورهای اندازه گیری جریان یا ولتاژ خارجی با دستگاه های الکترومغناطیسی، یکسو کننده و الکترودینامیک اندازه گیری می شوند. اندازه گیری ولتاژ AC بالا (تا اتصال مستقیمابزار اندازه گیری اجازه می دهد کیلو ولت متر الکترواستاتیک، به عنوان مثال نوع کیلو ولت متر
دستگاه های ترموالکتریک و الکترونیکی در وسیع ترین محدوده فرکانس هنگام اندازه گیری جریان های متناوب و دستگاه های الکترونیکی و الکترواستاتیک هنگام اندازه گیری ولتاژ متناوب کار می کنند. ولت مترهای ترموالکتریک به دلیل توان بالایی که از مدار اندازه گیری مصرف می کنند، کاربرد محدودی دارند، بنابراین در جدول. 15-4 به آنها داده نمی شود. الکترودینامیک و دستگاه های الکترومغناطیسی. حد بالایی محدوده فرکانس آنها معمولاً از 4 واحد کیلوهرتز تجاوز نمی کند. باید در نظر داشت که ارقام ارائه شده در جدول. 15-3 و 15-4 حداکثر قابلیت های دستگاه های مختلف را مشخص می کند. در این مورد، غیرممکن است که به طور واضح اعدادی که محدوده های بالایی محدوده اندازه گیری را مشخص می کنند با اعدادی که محدوده فرکانس را مشخص می کنند، متصل کنید. رابطه بین دامنه کمیت های اندازه گیری شده و محدوده فرکانس برای ابزارهای اندازه گیری مختلف متفاوت است. با این حال، می توان به یک الگوی کلی اشاره کرد: با افزایش مقدار کمیت اندازه گیری شده، حد بالایی محدوده فرکانس، به عنوان یک قاعده، کاهش می یابد. در همان زمان، الگوی دیگری که قبلا ذکر شد مشاهده می شود: با افزایش فرکانس، خطای اندازه گیری افزایش می یابد. به عنوان مثال، یک میلی‌متر ترموالکتریک با کلاس دقت 1.0 در حد اندازه‌گیری 100 میلی آمپر دارای فرکانس حد بالایی 50 مگاهرتز و در محدوده 300 میلی آمپر - 25 مگاهرتز است. همین دستگاه امکان اندازه گیری جریان تا 100 میلی آمپر در فرکانس تا 100 مگاهرتز و جریان تا 300 میلی آمپر در فرکانس 50 مگاهرتز را با خطای حداکثر
هنگام اندازه گیری مقادیر مؤثر جریان ها و ولتاژهای متناوب که شکل منحنی آنها متفاوت است
سینوسی، یک خطای اضافی رخ می دهد. این خطا برای ابزارهای اندازه گیری که در یک باند فرکانس وسیع کار می کنند حداقل است، مشروط بر اینکه سیگنال خروجی این ابزارها با مقدار مؤثر کمیت ورودی تعیین شود. کمترین حساسیت به تغییرات شکل منحنی جریان ها و ولتاژهای متناوب، دستگاه های ترموالکتریک، الکترواستاتیک و الکترونیکی هستند.
دقیق ترین اندازه گیری مقادیر موثر جریان ها و ولتاژهای سینوسی را می توان با استفاده از ابزارهای الکترودینامیکی، ابزار دیجیتال و جبران کننده های جریان متناوب انجام داد. با این حال، خطای اندازه گیری جریان ها و ولتاژهای متناوب بیشتر از جریان های ثابت است. به عنوان مثال، یک جبران کننده AC در محدوده فرکانس 40 تا 60 هرتز، EMF و ولتاژ را با حداقل خطای اساسی مجاز اندازه گیری می کند.
اجازه دهید به برخی از ویژگی های اندازه گیری جریان و ولتاژ در مدارهای سه فاز اشاره کنیم. به طور کلی در مدارهای سه فاز نامتقارن، در صورتی که هر کمیت اندازه گیری شده توسط دستگاه خود اندازه گیری شود، تعداد ابزارهای لازم برای اندازه گیری جریان و ولتاژ مطابق با تعداد کمیت های اندازه گیری شده است. هنگام اندازه گیری در مدارهای سه فاز متقارن، اندازه گیری جریان یا ولتاژ تنها در یک خط (فاز) کافی است، زیرا در این حالت تمام جریان ها و ولتاژهای خطی (فاز) با یکدیگر برابر هستند. رابطه بین جریانها و ولتاژهای خطی و فازی به مدار اتصال بار بستگی دارد. مشخص است که برای مدارهای سه فاز متقارن این اتصال با روابط زیر تعیین می شود: زمانی که بار توسط یک ستاره وصل می شود و زمانی که بار توسط یک مثلث متصل می شود. در مدارهای سه فاز نامتقارن، هنگام اندازه گیری جریان و ولتاژ با استفاده از ترانسفورماتور ابزار، می توانید در تعداد ترانسفورماتورهای ابزار استفاده شده صرفه جویی کنید. به عنوان مثال در شکل. 15-7، a نموداری را برای اندازه گیری سه جریان خط با استفاده از دو ترانسفورماتور اندازه گیری جریان نشان می دهد و در شکل. - طرح اندازه گیری مشابه ولتاژهای خط. این مدارها بر اساس روابط شناخته شده برای مدارهای سه فاز هستند: برای اندازه گیری مقادیر جریان موثر در فازها طراحی شده اند برای اندازه گیری میانگین جریان ها و ولتاژهای یکسو شده که شکل آنها با سینوسی متفاوت است، لازم است از ابزارهای اندازه گیری با یک دستگاه اندازه گیری استفاده شود. سیگنال خروجی با میانگین مقدار تصحیح شده مقدار ورودی تعیین می شود. این محصولات شامل یکسو کننده ها و برخی دستگاه های الکترونیکی و دیجیتالی است. هنگام کالیبره کردن این دستگاه ها در مقادیر مؤثر یک سینوسی، مقدار متوسط اندازه گیری شده تصحیح شده با تقسیم قرائت های دستگاه بر ضریب 1.11 به دست می آید منحنی ولتاژ برای این دستگاه ها برای اندازه گیری مقادیر دامنه جریان ها و ولتاژها که شکل منحنی آنها با سینوسی متفاوت است، لازم است از ابزارهای اندازه گیری استفاده شود که سیگنال خروجی آنها با مقدار دامنه کمیت ورودی تعیین می شود. این وسایل شامل برخی وسایل الکترونیکی می شود. هنگام کالیبره کردن این ابزارها در مقادیر مؤثر یک سینوسی، مقدار دامنه اندازه گیری شده با ضرب قرائت های دستگاه در ضریب 2 بدست می آید. برای اندازه گیری دامنه جریان ها و ولتاژهای پالسی، از دستگاه های الکترونیکی پالسی استفاده می شود.
مقدار متوسط جریان یا ولتاژ متناوب، جزء مستقیم موجود در جریان یا ولتاژ اندازه گیری شده را مشخص می کند. دستگاه های مغناطیسی معمولاً برای اندازه گیری مقادیر متوسط جریان ها و ولتاژهای متناوب استفاده می شوند.
مقادیر لحظه ای جریان ها و ولتاژهای متناوب با ابزارهای ضبط و اسیلوسکوپ های الکترونیکی اندازه گیری می شوند که مشخصات اصلی آنها در § 6-6 و 9-1 آورده شده است. باید در نظر داشت که سایر مقادیر جریان و ولتاژ (متوسط، متوسط تصحیح شده، موثر، دامنه) را می توان از مقادیر لحظه ای تعیین کرد.