Dr hab. in\
. Michał LISOWSKI, prof. P.Wr.
[e-mail]
Uwaga: poni\
sze materiały maja charakter autorski na prawach rękopisu. Ich udostępnianie
bez zgody autora, a tak\
e rozpowszechnianie jest prawnie zabronione.
Wykład 4b
ZASADA DZIAA
ANIA MIERNIKA MAGNETOELEKTRYCZNEGO
Budowę miernika magnetoelektrycznego z magnesem zewnętrznym pokazano na rys. 4.9, a
na rys. 4.10 przedstawiono budowę przyrządów magnetoelektrycznych, obecnie najczęściej
stosowanych, z magnesem wewnętrznym.
Rys. 4.9. Budowa miernika magnetoelektrycznego z magnesem zewnętrznym: 1  magnes,
2  nabiegunnik, 3  rdzeń, 4  szczelina powietrzna, 5  cewka. 6  wskazówka,
7  przeciwwagi 8  sprÄ™\
ynka zwrotna
Rys. 4.10. Budowa miernika magnetoelektrycznego z magnesem wewnętrznym: 1  rdzeń,
2  cewka ruchoma, 3  nabiegunniki, 4  sprÄ™\
ynka zwrotna, 5  wskazówka, 6  magnes
trwały
1
 Prąd I przepływający przez cewkę o liczbie zwojów z i szerokości d, nawiniętą na
ruchomej ramce (rys. 4.11) znajdującej się w polu magnetycznym o indukcji B i szerokości
nabiegunnika l wywołuje moment obrotowy
M = IBzdl .
SprÄ™\
ynka zwrotna, wskutek jej skręcenia, wytwarza moment zwrotny
Mz = kÄ… .
W stanie ustalenia się wskazań
M = Mz , czyli IBzdl = kÄ… .
StÄ…d I = cÄ… ,
gdzie
c = k/(IBzdl).
Rys. 4. 11. Cewka nawinięta na ruchomej ramce
Czopy, z hartowanej stali węglowej, przyklejone do cewki uło\
yskowane sÄ… Å‚o\
yskach
z kamieni szlachetnych (syntetyczny szafir lub rubin), podobnie jak czopy w zegarkach
(rys.4.12).
Rys. 4.12. Czop i Å‚o\
ysko
SprÄ™\
ynki zwrotne (rys. 4.12) równocześnie słu\
Ä… jako doprowadzenia prÄ…du do
uzwojenia cewki
2
Rys. 4.12. SprÄ™\
ynka zwrotna
NIEDOKA
ADNOŚĆ PRZYRZ
DÓW ANALOGOWYCH
Klasa przyrzÄ…du
"g X
kl e" ´ch X = 100.
X
n
Klasy sÄ… znormalizowane szeregiem: 0,1; 0,2;0,5; 1; 1,5; 2,5
Najczęściej wartością umowna jest zakres pomiarowy.
Przykład
PrzyrzÄ…d klasy 0,5 o Ä…n=100 dz.
Błąd graniczny wskazań przyrządu
kl Å"Ä…n 0,5Å"100
" Ä… = = = Ä…0,5 dz.
g
100 100
BÅ‚Ä…d przy dowolnym wskazaniu X
"g X
Xn
´X = 100 = kl .
X X
lub
"gÄ…
Ä…n
´Ä… = 100 = kl .
Ä… Ä…
Np. kl=0,5, Ä…n=150 dz. to dla Ä…=10 dz. ´Ä…=7,5 %,
Ä…=50 dz. ´Ä…=1,5 %,
Ä…=100 dz. ´Ä…=0,75 %,
Ä…=150 dz. ´Ä…=0,5 %.
Dla wzorów nastawnych klasa odniesiona jest najczęściej do wartości nastawy i jest
wielokrotnością dziesiętną liczb
(1;2;5)10k,
gdzie k jest całkowitą liczbą niedodatnią.
3
PRZYRZ
DY CYFROWE
Przyrządy cyfrowe mają cyfrowe pole odczytowe, które dla przyrządów cyfrowych,
umo\
liwiajÄ… odczyt z du\
ą rozdzielczością (rys. 4.13). Ogólny schemat strukturalny przyrządu
cyfrowego pokazano na rys. 4.14. PrzyrzÄ…dy te obecnie przewa\
nie w swojej strukturze zawierajÄ…
mikroprocesory. Podstawowym elementem przyrzÄ…du cyfrowego jest przetwornik analogowo-cyfrowy
(rys. 4.16).
Rys. 4.13. Laboratoryjne multimetry cyfrowe
Rys. 4.14. Schemat strukturalny przyrzÄ…du cyfrowego
Rys. 4.15. Schemat strukturalny mikroprocesorowego przyrzÄ…du cyfrowego
4
Rys. 4.16. Przetwornik analogowo-cyfrowy
Parametry określające właściwości przetworników a/c:
" zakres napięcia wejściowego, najczęściej ą5 V lub ą 10 V,
" rezystancja wejściowa, przewa\
nie rzędu 109,
" przeciÄ…\
alność (napięcie wejściowe, które nie powoduje jeszcze uszkodzenia przetwornika),
" niedokładność, przewa\
nie Ä…(0,1 ÷ 0,002) %,
" rozdzielczość (liczba bitów), 4, 8, 16 bitów,
" czas przetwarzania, od 0,1 s (wolne) do 10 ns (bardzo szybkie),
" rodzaj kodu, najczęściej binarny,
" obciÄ…\
alność wyjścia (przewa\
nie określana jest liczbą bramek, które mo\
na przyłączyć do
jednego wyjścia przetwornika),
" warunki u\
ytkowania (zakres temperatury i wilgotności),
" zasada przetwarzania,
" technologia wykonania,
" topografia (rodzaj i rozmieszczenie wyprowadzeń),
" rozmiary,
" masa
NIEDOKA
ADNOŚĆ PRZYRZ
DÓW CYFROWYCH
Błąd podstawowy ma dwie składowe: multiplikatywną i addytywną.
Np. dla zakresu 100 mV: Ä…0,015 % w.m. Ä…0,002 % w.k.p. Ä…3µV.
Dla danego wskazania błąd graniczny bezwzględny
aX bX
öÅ‚
n
,
"g X = Ä…ëÅ‚ + + "of X
ìÅ‚ ÷Å‚
íÅ‚100 100 Å‚Å‚
a względny błąd graniczny
"of X
ëÅ‚ öÅ‚
X
n
ìÅ‚ ÷Å‚
´X = Ä…ìÅ‚ a + b + 100÷Å‚ .
X X
íÅ‚ Å‚Å‚
Mo\
e być podany tak\
e w postaci
5
Ä…0,01 % w.m. Ä…1(2) cyfry.
Wówczas
aX "n
öÅ‚
"g X = Ä…ëÅ‚ + X
ìÅ‚ ÷Å‚ ,
íÅ‚100 n Å‚Å‚
"n
ëÅ‚a
´X = + 100öÅ‚ .
ìÅ‚ ÷Å‚
n
íÅ‚ Å‚Å‚
Przykład
V.C. ma niedokładność ą0,1 % ą1 cyfra.
Je\
eli wskazał U=85,1 mV, to
1
´U = Ä…ëÅ‚0,1+ 100öÅ‚ = Ä…0,22 % ,
ìÅ‚ ÷Å‚
851
íÅ‚ Å‚Å‚
dla U=2,1 mV
1
´U = Ä…ëÅ‚0,1+ 100öÅ‚ = Ä…4,9 % .
ìÅ‚ ÷Å‚
21
íÅ‚ Å‚Å‚
PRZYRZADY REJESTRUJ
CE
REJESTRACJA ANALOGOWA (CI
GA
A)
Rys. 4.17. Rejestratory atramentowe
Rys. 4.18. Oscylograf pętlicowy
6
Rys. 4.19. Rejestrator X-Y
REJESTRATRACJA DYSKRETNA
Rys. 4.20. Rejestrator punktowy
Rys. 4.21. Rejestracja punktowa
7
Rys. 4.22. Rejestracja komputerowa
OSCYLOSKOPY
Dostępne są oscyloskopy analogowe i cyfrowe (dyskretne) oraz analogowo-cyfrowe,
tzn. takie które mogą pracować analogowo lub dyskretnie. Czasami mogą zawierać
wewnętrzną drukarkę (rys. 4.23).
Rys. 4.23. Oscyloskop cyfrowy z wewnętrzną drukarką
8