PrzyrzÄ…dy 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 strukturÄ™ (budowÄ™) przyrzÄ…du
Przetwornik Wskaz
nik
pierwotny
Schemat funkcjonalny
Przetwornik Układ porównania Przetwornik
dopasowujÄ…cy (komparator) standaryzujÄ…cy
Układ
odniesienia
Prostownik Wzmacniacz Ustrój
pomiarowy
Schemat strukturalny
Zasilacz
2
Podział przetworników i przyrządów
Ze względu na spełnianie funkcje rozróżnia się:
Miernik  przyrzÄ…d 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  badajÄ… 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
XY
Przetwornik Przetwornik Przetwornik
pierwotny pośredni końcowy
Struktura złożona otwarta (góra) i
złożona zamknięta (dół)
X + V
"X
Przetwornik Układ
pośredni X/V Wykonawczy
-
Xw
Wzorzec
nastawny Y
4
Przetworniki analogowe -
struktury c.d.
Przetwornik złożony:
przetwornik pierwotny (czujnik) pobiera informacje
pomiarowÄ… i przetwarza do innej postaci nadajÄ…cej
siÄ™ do dalszego przetwarzania (parametryczne i
generacyjne)
przetwornik(i) pośredni przetwarza informacje
wejściową na sygnał pomiarowy o odpowiednim
charakterze
przetwornik końcowy to przetwornik
standaryzujÄ…cy lub dopasowujÄ…cy
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 przyrzÄ…dów charakteryzuje jego wÅ‚asnoÅ›ci klÅ"X
Zakr
´ =
metrologiczne, nie jest jednak bezpośrednim wskaz
nikiem
x
X
6
dokładności pomiaru
Analogowe przetworniki
pomiarowe wielkości elektrycznych
Prąd/Napięcie (I/U)  np. bocznik
Napięcie/Prąd (U/I)  np. posobnik (opornik dodatkowy)
Dzielnik napięcia (rezystancyjny, pojemnościowy, indukcyjny)
TÅ‚umik
Wzmacniacz pomiarowy
Wzmacniacz izolujÄ…cy
Przekładniki: prądowe i napięciowe
Przetwornik standaryzujÄ…cy
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:
o działaniu bezpośrednim
o działaniu pośrednim (elektroniczne)
Ze względu na rodzaj ustroju
X X
zakr zakr
X = Ä… Å"Czakr = Ä… Å" = Ä… Å"
magnetoelektryczne (z
Ä…zakr Ä…max
przetwornikami)
klÅ"X
Zakr
"X = "X = f (X ) = const
100
elektromagnetyczne
a
klÅ"X
Zakr
elektrodynamiczne i ferrodynamiczne
´ = ´ = f (X ) =
x x
X
X
Urządzenie odczytowe: podzielnia (skala) z podziałką
(równomierną lub nierównomierną) wskazówka i lustro
8
Odczyt: działka elementarna, długość podziałki, błąd paralaksy
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
+
&!
- R
V
R
Rw -
9
Mierniki analogowe  przykład
budowy
Budowa miernika magnetoelektrycznego:
magnes stały
ruchoma cewka (ramka) umocowana na
sprężynach
S N
wskazówka połączona z ramką
Prąd płynący przez cewkę w polu
magnetycznym powoduje jej obrót
Ogólnie równanie przetwarzania:
ą=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
dodajÄ…c przetwornik prostownikowy tworzymy woltomierz
napięć zmiennych
r
r
Rd
mA
mA
i
I
Rb
U
I
I-i
11