Imię i Nazwisko: Krzysztof Szarek Gr. 3		Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki Metrologia 2 (Pomiary dynamiczne) Laboratorium	Data wykonania ćwiczenia: 05.12.2010
						Ocena:
Numer ćwiczenia: 2		Temat ćwiczenia: Zastosowanie elektrycznych mierników wskazówkowych

1. Wiadomości ogólne.

Miernik wskazówkowy przeznaczony jest do wskazywania z określoną dokładnością wartości wielkości mierzonej za pomocą wskazówki materialnej lub świetlnej, przesuwając się wzdłuż skali.

Każdy miernik posiada ustrój pomiarowy, którego część ruchoma tak zwany organ ruchomy połączony jest ze wskazówką. Ustrój pomiarowy przekształca elektryczną wielkość mierzoną na siłę napędową F lub moment napędowy M powodujące wychylenie organu ruchomego.

Ze względu na budowę ustroju pomiarowego istnieje kilka odmian mierników, z których najczęściej stosowane są mierniki:

• magnetoelektryczne;

• elektromagnetyczne;

• elektrodynamiczne;

• indukcyjne.

Wielkość mierzona doprowadzana jest do ustroju pomiarowego miernika bezpośrednio przez układ pomiarowy przetwarzający wielkość mierzoną lub jej wartość na wielkość lub wartość działającą na ustrój.

2. Przebieg ćwiczenia.

1. Wyznaczenie stałej podziałki dla podstawowych mierników elektrycznych.

Wyznaczyłem stałą podziałki dla kilku zakresów przyrządów pomiarowych:

• amperomierza,

• woltomierza,

• watomierza.

Wyniki umieszczono w poniższej tabeli:

Amperomierz	Zakres [mA]	75	150	300	-
		Cp[mA/dz]	1	2	4	-
	Woltomierz	Zakres [V]	15	30	75	-
		Cp[V/dz]	0,2	0,4	1	-
	Watomierz	Cewka napięciowa zakres [V]	400	200	100	100
		Cewka prądowa zakres [A]	1	0,5	1	0,5
		Cp [W/dz]	4	2	1	0,5

Stała miernika

2. Wyznaczenie czułości omomierza magnetoelektrycznego.

Wyniki przeprowadzonego doświadczenia zamieszczono w poniższej tabeli:

L.p.	x	α	Δx	Δα	S
	[kΩ]	[^0]	[kΩ]	[^0]	[^0/Ω]
1	1	7,5	0,21	1,5	7,13*10^-3
2	1,21	9
3	2,07	15				0,21	1,5	7,13*10^-3
4	2,28	16,5
5	5,3	30				0,31	1,5	7,13*10^-3
6	5,61	31,5
7	10,12	45				0,76	1,5	9,375*10^-3
8	10,88	46,5
9	20,48	60				1,3	1,5	1,154*10^-3
10	21,78	61,5
11	30,28	67,5				4,11	1,5	3,65*10^-4
12	34,39	67

Wartości czułości oraz przyrostu kąta i oporności otrzymano wedle poniższych zależności:

• ΔX = X₂ - X₁

• Δα = α₂ - α₁

• 
  , gdzie we wzorze zamieszczono Δα - przyrost kąta w stopniach.

ΔX - przyrost oporności w [Ω]

3. Pomiar napięcia stałego woltomierzem magnetoelektrycznym:

Woltomierzem o danym zakresie i znanej klasie dokładności dokonaliśmy pomiary napięcia z wyjścia zasilacza.

Schemat układu pomiarowego

Woltomierz:

X_max - zakres

L. p	Napięcie zasilania Uz[V]	Xmax [V]	U [V]	ΔUp max [V]	δp [%]
1	2,5	15	2,5	0,075	3
2	5				4,875		1,54
3	7,5				7,25		2,07
4	10				9,5		0,8
5	12,5				12,6		0,6

]

L. p	Napięcie zasilania Uz[V]	Xmax [V]	U [V]	ΔUp max [V]	δp [%]
1	2,5	30	2,5	0,15	6
2	5				5		3
3	7,5				7,2		2,1
4	10				9,75		1,53
5	12,5				12,5		1,2

L. p	Napięcie zasilania Uz[V]	Xmax [V]	U [V]	ΔUp max [V]	δp [%]
1	2,5	75	2,5	0,375	15
2	5				5		7,5
3	7,5				7,1		5,3
4	10				10		3,75
5	12,5				12,5		3

Wzory użyte do obliczeń:

gdzie:

klasa wynosi 0,5

ΔU_pmax- błąd bezwzględny pomiaru

Δp - błąd względny pomiaru

4. pomiar pośredni rezystancji w układzie poprawnego pomiaru napięcia:

Metoda techniczna pomiaru rezystancji polega na wyznaczeniu jej wartości z prawa Ohma. Wartość oporności wyznaczona z zależności
obarczona jest znanym błędem systematycznym. Przy wyznaczaniu rezystancji błąd ten wyeliminowano.

Rzeczywista wartość rezystancji wynosi
, obliczono ją ze wskazań przyrządów według zależności :

Schemat układu pomiarowego:

oporność wewnętrzną woltomierza R_V= 5[kΩ]

Wzory użyte do obliczeń:

Woltomierz:

X_{max V}=15[V]

I_{max V}=3m[A]

Amperomierz:

X_{max I} = 75m[A] = 0,075[A]

- bezwzględny błąd systematyczny graniczny pomiaru rezystancji

Błąd
wynikający z prawa sumowania się błędów

obliczony z zależności
ma postać:

Błąd średni kwadratowy :

U_max, I_max - wartości maksymalne napięcia i prądu płynące przez woltomierz

U_max=15[V]

I_max=0,0003[A]

R_V= 5[kΩ] - oporność wewnętrzna woltomierza.

Tabela z wynikami:

L.p.	U [V]	I [A]	R [Ω]	Rx [Ω]
1	1	0,00275	363,64	392,16	27,41	27,27
2	2	0,005	400,00	434,78	15,08	15,00
3	3	0,00725	413,79	451,13	10,40	10,34
4	4	0,0095	421,05	459,77	7,93	7,89
5	5	0,012	416,67	454,55	6,28	6,25
6	6	0,0145	413,79	451,13	5,20	5,17
7	7	0,01675	417,91	456,03	4,50	4,48
8	8	0,019	421,05	459,77	3,97	3,95
9	9	0,0215	418,60	456,85	3,51	3,49
10	10	0,024	416,67	454,55	3,14	3,13
11	11	0,0265	415,09	452,67	2,84	2,83
12	12	0,0285	421,05	459,77	2,64	2,63
13	13	0,031	419,35	457,75	2,43	2,42
14	14	0,0335	417,91	456,03	2,25	2,24
15	15	0,036	416,67	454,55	2,09	2,08

III. Wnioski

Czułości omomierza spada, wraz ze wzrostem mierzonej rezystancji.

Z tego wynika, że mniejsze wartości możemy mierzyć z mniejszym błędem, a im większą rezystancje mierzymy, tym otrzymany wynik jest obarczony większym błędem pomiaru. W praktyce oznacza to, że przy pomocy badanego miernika możemy dla dużych oporów określić jedynie rząd wielkości badanej rezystancji. Chcąc uzyskać bardzo dokładne wyniki pomiarów dużych rezystancji, należałoby zastosować inne techniki pomiarowe.

Pomiary metodą techniczną przeprowadzone zostały u układzie z dokładnie mierzonym prądem . Układ taki służy do pomiarów małych rezystancji.

Błąd pomiaru będzie tym mniejszy im rezystancja wewnętrzna woltomierz będzie większa. Wówczas wartość wskazań amperomierza będzie bardziej przybliżona wartości prądu płynącego przez badany rezystor.

Dołączenie do woltomierza bocznika powoduje zwielokrotnienie zakresu miernika , wprowadzając tym samym tylko nieznaczny błąd pomiaru.

W wykonanych ćwiczeniach mieliśmy okazję do zaznajomienia się ze sposobem użycia oraz wykorzystania mierników analogowych.

Mierniki te charakteryzują się prostotą obsługi i niezawodnością. Mają one szerokie zastosowanie w przemyśle. Mierniki te ponadto są mniej wyczulone na zmiany częstotliwości. Mierniki te mają także swoje wady takie jak np. błędy odczytu wynikające z niedoskonałości ludzkiego oka „paralaksa” czy też wyczulenie na zakłócenia pola elektromagnetycznego, które powoduje błędy we wskazaniach miernika spowodowane czułością na tego rodzaju zakłócenie ustroju pomiarowego. Mierniki te wykonywane są w odpowiednich klasach dokładności: 0,1; 0,2; 0,5; 1; 1,5; 2,5; 5. Klasy te pozwalają na prawidłowy dobór miernika do potrzeb dokładności wskazań pomiaru. Kolejną zaletą mierników analogowych jest możliwość zmiany zakresu pomiarowego przy użyciu prostego i taniego elementu, jakim jest rezystor. Pozwala nam to na szersze zastosowanie miernika niż wskazywałyby to jego parametry. Trzeba docenić tę możliwość gdyż zamiast kupować drogiego miernika możemy zastosować ten, który już mamy narażając się na niewielkie koszta.

9

---