UNIWERSYTET TECHNOLOGICZNO-PRZYRODNICZY W BYDGOSZCZY

WYDZIAŁ INŻYNIERII MECHANICZNEJ

INSTYTUT EKSPLOATACJI MASZYN I TRANSPORTU

ELEKTROTECHNIKA I ELEKTRONIKA

POSŁUGIWANIE SIĘ MIERNIKAMI

ELEKTRYCZNYMI

Pomiar napięcia - V - stałego ( DC ) lub zmiennego ( AC ) - tą wielkość mierzymy woltomierzem. Przyrząd ( woltomierz ) wpinamy do układu, zawsze równolegle do elementu na którym mierzymy napięcie. Przykłady włączenia woltomierza przy pomiarze napięcia stałego i zmiennego pokazane są na rys. 1 i 2.

	Pomiar prądu - A - stałego ( DC ) lub zmiennego ( AC ) - tą wielkość mierzymy amperomierzem. Przyrząd (amperomierz ) wpinamy do układu, zawsze szeregowo z elementem, przez który płynie mierzony prąd. Przykłady włączenia amperomierza przy pomiarze prądu stałego i zmiennego pokazane są na rys. 3 i 4.

Pomiar rezystancji - W - tą wielkość mierzymy omomierzem. Pomiaru dokonujemy bezpośrednio na elemencie (rezystorze) - pamiętać należy, że pomiar rezystora wlutowanego w płytkę razem z innymi elementami może dawać wskazania odbiegające od faktycznej wartości (rys. 5).

Pomiar pojemności - C - tą wielkość mierzymy miernikiem pojemności. Pomiaru dokonujemy bezpośrednio na elemencie - kondensatorze (rys. 6)

Uwagi dotyczące przyrządów pomiarowych:
W praktyce amatorskiej, najczęściej używanym przyrządem jest miernik uniwersalny (wychyłowy) lub cyfrowy, częściej nazywany multimetrem. Sama nazwa wskazuje co możemy znaleźć w obudowie z ustrojem lub wyświetlaczem. Zazwyczaj taki miernik jest "kombajnem" wyposażonym w woltomierz, amperomierz, omomierz oraz dodatkowe "gadżety" do pomiaru, pojemności, tranzystorów, częstotliwości, temperatury i oczywiście buzzer. Obsługa tych mierników nie jest skomplikowana, najczęściej na obudowie zobaczymy: dwa lub cztery gniazda , przełącznik zakresów, wskaźnik i ewentualnie dodatkowe gniazda do pomiaru kondensatorów, tranzystorów oraz temperatury. Informacje jakimi parametrami dysponuje nasz miernik, znajdziemy w instrukcji obsługi. Gorzej kiedy instrukcji nie posiadamy, wtedy musimy nasz przyrząd dokładnie obejrzeć i zorientować się jakie parametry mierzy, jakie ma zakresy pomiarowe, do czego służy jakie pokrętło i gniazdo itd. Generalnie należy przyjąć że nasz przyrząd mierzy:

Multimetry cyfrowe:
- napięcia stałe ( DC ) w zakresach 200mV, 2V, 20V, 200V , 1000V
- napięcie zmienne ( AC ) w zakresach 2V, 20V, 200V, 700V
- prąd stały ( DC ) w zakresach 2mA, 20mA, 200mA, 20A
- prąd zmienny ( AC ) w zakresach 200mA, 20A
- oporność w zakresach 200W, 2kW, 20kW, 200kW, 2MW, 20MW, 200MW
- pojemność w zakresach 2000pF, 20nF, 0,2µF, 2µF, 20µF
- współczynnik wzmocnienia tranzystorów w zakresie od 0 do 1000
- temperaturę w zakresie od 0 do 200 stopni °C

Mierniki uniwersalne - wskazówkowe:
- napięcia stałe ( DC ) w zakresie od 0 do 1000V
- napięcie zmienne ( AC ) w zakresie od 0 do 1000V
- prąd stały ( DC ) w zakresie od 0 do 500mA ( 10A )
- prąd zmienny ( AC ) w zakresie od 0 do 3A ( 10A )
- oporność w zakresie 0W do 20MW - pojemność w zakresie 2nF do 2µF

Istotna, jest wiedza jaką oporność wejściową ma nasz miernik. I tak, mierniki wychyłowe - uniwersalne o klasie dokładności pomiaru 1,5 ; 2,5 , dla napięć stałych, oporność wewnętrzna wynosi 20kW - 100 kW/V , dla napięć zmiennych średnio 1kW/V. Mierniki cyfrowe ( multimetry ) dla napięć stałych i zmiennych, oporność wejściowa wynosi ok. 10MW/V.

Woltomierz – przyrząd pomiarowy za pomocą którego mierzy się napięcie elektryczne (jednostka napięcia wolt). Polski woltomierz laboratoryjny magnetoelektryczny typu LM-3

Jest włączany równolegle do obwodu elektrycznego. Idealny woltomierz posiada nieskończenie dużą rezystancję wewnętrzną. W związku z tym oczekuje się pomijalnie małego poboru prądu przez cewkę pomiarową.

W podstawowy skład każdego woltomierza wchodzą: amperomierz i opornik dodatkowy R_d - szeregowy. Amperomierz ( ustrój ) ma zazwyczaj małą oporność wewnętrzną ( im mniejszy prąd jest wymagany do pełnego wychylenia miernika, tym większa jest oporność cewki ustroju - używa się cieńszego drutu do jej nawinięcia ), aby wywołać jego pełne wychylenie należy spowodować przepływ prądu o wartości maksymalnej dla danego typu ustroju np. 100uA. Przepływający prąd, wytwarza pewien spadek napięcia na cewce ustroju. Aby można było dokonywać pomiaru większych napięć od wartości spadku napięcia na ustroju, musimy szeregowo z amperomierzem włączyć opornik dodatkowy. Wartość tego opornika musi być tak dobrana aby uzyskać odpowiedni spadek umożliwiający pełne wychylenie ustroju. Najprościej możemy to ująć analizując wzór:

gdzie:
   - R_d - oporność opornika dodatkowego;
   - U1 - napięcie mierzone;
   - Um - spadek napięcia na ustroju;
   - I - prąd amperomierza

Aby bardziej przybliżyć sprawę założymy:
   - mamy miernik o prądzie I = 100µA;
   - pełne wychylenie - wytwarza spadek napięcia na ustroju wynoszący
     Um = 10mV;
   - napięcie mierzone U1 = 10V;

Amperomierz – przyrząd pomiarowy służący do pomiaru natężenia prądu elektrycznego. W zależności od zakresu amperomierza używane są też nazwy: kiloamperomierz, miliamperomierz, mikroamperomierz

Pomiaru natężenia prądu dokonuje się poprzez oddziaływanie przewodnika z prądem i pola magnetycznego budując następujące rodzaje amperomierzy:

• magnetoelektryczny

• elektromagnetyczny

• elektrodynamiczny

• indukcyjny.

Stosowane są też amperomierze cieplne i termoelektryczne wykorzystujące efekt nagrzewania się przewodu, w którym płynie prąd. Amperomierze cieplne stosuje się w obwodach wielkiej częstotliwości gdzie indukcyjność cewki amperomierza magnetycznego wprowadzałaby duże zmiany w obwodzie.

Specjalną odmianą amperomierzy są amperomierze cęgowe, których nie podłącza się do obwodu elektrycznego, a otaczają przewód w którym jest mierzone natężenie prądu.

Amperomierze mierząc prąd zmienny w zależności od typu amperomierza mierzą wartość średnią prądu (magnetoelektryczny) lub wartość skuteczną (elektrodynamiczne, elektromagnetyczne, indukcyjne, cieplne i termoelektryczne).

Przy pomiarach prądu stałego, dla zwiększenia zakresu pomiarowego cewkę ustroju łączy się równolegle z bocznikiem, przez który płynie część prądu. Wówczas odchylenie organu ruchomego mikroamperomierza jest proporcjonalne do prądu płynącego przez cały układ miernika. Współczynnik proporcjonalności pozwalający wyznaczyć rzeczywistą wartość prądu odpowiada, z pewną dokładnością, wartości stosunku rezystancji ustroju do rezystancji wewnętrznej całego miernika, wynikającej z równoległego połączenia rezystancji ustroju oraz bocznika. Do pomiaru dużych prądów stałych stosuje się również przekładniki prądu stałego tzw. transduktory. Ze względu na wyższe koszty rzadko stosowane.

Do rozszerzenia zakresu pomiarowego amperomierza przy pomiarach prądu przemiennego wykorzystuje się układ amperomierza z przekładnikiem prądowym.

Amperomierz jest włączany szeregowo w obwód elektryczny. Idealny amperomierz posiada nieskończenie małą rezystancję wewnętrzną. W amperomierzach rzeczywistych wartość rezystancji wewnętrznej jest różna od zera. W związku z tym występuje na nich spadek napięcia mający wpływ na dokładność wyniku dokonanego pomiaru. Rezystancję wewnętrzną amperomierza można pominąć w pomiarach technicznych, przy zachowaniu warunków znamionowych pomiaru.