Katowice 15.10.2009
POLITECHNIKA ŚLĄSKA WYDZIAŁ TRANSPORTU W KATOWICACH
ĆW. 7. MIERNIKI ANALOGOWE I CYFROWE,
SKALA LOGARYTMICZNA I LINIOWA
Grupa : T22
Sekcja: 7
Niechciał Piotr
Najdowski Artur
WSTĘP TEORETYCZNY
4.1. Mierniki analogowe
Miernikami analogowymi (odchyłowymi) nazywa się mierniki, których wskazania są funkcją ciągłą wartości wielkości mierzonej. Również mierniki, których zmiany wskazań następują małymi skokami, a nie są to mierniki o wskazaniu cyfrowym, uważa się za analogowe.
Podzespół miernika, w którym pod wpływem wielkości mierzonej następuje odchylenie wskazówki (materialnej lub świetlnej), zależne od wartości mierzonej, nazywa się ustrojem pomiarowym. Część ruchoma ustroju pomiarowego nosi nazwę organu ruchomego. W zależności
od zasady fizycznej działania rozróżnia się ustroje: magnetoelektryczne, elektromagnetyczne, elektrodynamiczne, ferrodynamiczne i elektrostatyczne.
Różnią się one między sobą nie tylko budową, lecz także właściwościami metrologicznymi.
Mierniki analogowe, obok podziału w zależności od rodzaju ustroju, można podzielić na mierniki
o działaniu bezpośrednim i mierniki o działaniu pośrednim.
Mierniki o działaniu bezpośrednim są to mierniki, w których energia potrzebna
do odchylenia organu ruchomego ustroju pomiarowego jest czerpana bezpośrednio z obwodu kontrolowanego. Są to zwykle przyrządy o strukturze otwartej i często nazywane miernikami elektromechanicznymi. Ich parametry techniczne są podane w normie PN-92/E-06501/01 ÷ 09.
Mierniki analogowe o działaniu pośrednim są to mierniki, w których wielkość mierzona steruje wielkością pomocniczą dostarczającą energię niezbędną do przesunięcia organu ruchomego. Są to przyrządy o strukturze zamkniętej i noszą nazwę mierników elektronicznych. Ich parametry techniczne podano w normie PN-86/T-06500/01 do PN-86/T-06500/10.
4.2. Mierniki cyfrowe
Miernikiem elektronicznym nazywa się taki układ pomiarowy, w którym sygnał wejściowy zawierający informację o wielkości mierzonej zostaje zamieniony na sygnał elektryczny podlegający procesowi obróbki w układach elektronicznych, a następnie przetworzony na wartość liczbową wielkości mierzonej. Wyróżniamy dwa rodzaje elektronicznych przyrządów pomiarowych: analogowe i cyfrowe.
W przyrządach analogowych elementem wskazującym jest najczęściej klasyczny miernik wskazówkowy (np. mikroamperomierz magnetoelektryczny) wyskalowany w jednostkach wielkości mierzonej. Mierniki cyfrowe pozwalają na bezpośredni odczyt wartości wielkości mierzonej z
e wskaźnika cyfrowego lub z rejestratorów (np. drukarki), dzięki czemu unika się błędu popełnianego przy odczycie wskazań.
Główną zaletą mierników cyfrowych jest ich duża dokładność. Ponadto mają one
w porównaniu z przyrządami analogowymi następujące zalety: dużą szybkość pomiarów, automatyczny wybór polaryzacji, możliwość automatycznego wyboru zakresu, łatwość rejestracji
czy „zapamiętywania” wyników pomiarów oraz możliwość współpracy z komputerowymi systemami pomiarowo-kontrolnymi i sterującymi.
Cyfrowe metody pomiarowe mogą być zastosowane do pomiaru niemal wszystkich wielkości fizycznych zarówno elektrycznych, jak i nieelektrycznych, dyskretnych (ziarnistych) i ciągłych. Jeżeli mierzona wielkość fizyczna ma charakter ciągły, to w przyrządzie musi być dokonane tzw. przetwarzanie analogowo-cyfrowe, czyli zamiana wielkości ciągłej na dyskretną. W wyniku
tej zamiany otrzymuje się proporcjonalna do wielkości mierzonej, liczbę impulsów elektrycznych zliczana przez licznik i prezentowana na wskaźniku cyfrowym lub drukarce.
Ze względu na stosowaną metodę przetwarzania rozróżniamy przyrządy cyfrowe z miarą czasu lub miarą napięcia. W pierwszej z wymienionych grup jednostkę czasu wyznacza okres drgań generatora wzorcowego, w drugiej zaś jednostkę napięcia zmieniające się skokowo napięcie wyjściowe specjalnego typu generatora napięcia. Przedmiotem dalszych rozważań są mierniki cyfrowe wykorzystujące przetwarzanie A/C z miarą czasu.
Podstawowym pomiarem w tej klasie przyrządów jest pomiar częstotliwości (lub czasu). Wynika stąd podział miernika cyfrowego na dwie zasadnicze części. W pierwszej - mierzona wartość jest transformowana na częstotliwość lub czas, w drugiej - czas lub częstotliwość
są mierzone metodą zliczania impulsów.
II. OPRACOWANIE WYNIKÓW
Dla miernika analogowego badanie nie zostało przeprowadzone z powodu usterek technicznych.
Badanie zostało przeprowadzone dla:
miernika cyfrowego Escort 3136A
zasilacza LG DC POWER SUPPLY GP - 4303D o napięciach i prądach znamionowych:
- V1 = V2 = 250V;
- I1= 250mA;
- I2=125mA
Napięcie zasilacza U[V] |
Miernik cyfrowy [V] |
Tłumienie [dBm] |
Opór miernika [Ω]1 |
Opór miernika [Ω]2 |
0,1 |
0,1552 |
-14,02 |
0,62 |
1,24 |
0,3 |
0,322 |
-7,34 |
1,29 |
2,58 |
0,5 |
0,5142 |
-3,56 |
2,06 |
4,11 |
0,7 |
0,71 |
1,23 |
2,84 |
5,68 |
0,9 |
0,941 |
1,68 |
3,76 |
7,53 |
1 |
1,045 |
2,58 |
4,18 |
8,36 |
1,5 |
1,529 |
5,86 |
6,12 |
12,23 |
1,8 |
1,95 |
7,95 |
7,80 |
15,60 |
2 |
2,016 |
8,30 |
8,06 |
16,13 |
3 |
3,08 |
11,94 |
12,32 |
24,64 |
4 |
4,08 |
14,4 |
16,32 |
32,64 |
5 |
5,04 |
16,25 |
20,16 |
40,32 |
6 |
6,07 |
17,85 |
24,28 |
48,56 |
7 |
7,06 |
19,15 |
28,24 |
56,48 |
8 |
8,08 |
20,31 |
32,32 |
64,64 |
9 |
9,09 |
21,33 |
36,36 |
72,72 |
10 |
10,02 |
22,23 |
40,08 |
80,16 |
12 |
12,13 |
23,88 |
48,52 |
97,40 |
15 |
15,09 |
25,78 |
60,36 |
120,72 |
20 |
20,06 |
28,3 |
80,24 |
160,48 |
Bateria AA |
0,8198 |
0,49 |
||
Bateria ½ AA |
3,6914 |
13,56 |
||
Bateria R9 |
2,80 |
11,03 |
||
Bateria LR932 |
1,481 |
5,62 |
Obliczenie rezystancji wejściowej
Aby określić rezystancję wejściową należy zmierzyć na wejściu wzmacniacza napięcie wejściowe i prąd wejściowy:
RWE = UWE / IWE
Przy obliczaniu rezystancji wejściowej posłużono się wartościami znamionowymi z tablicy umieszczonej na zasilaczu:
Rw1 = Uwe/Iwe1 = 1000Ω
Rw2 = Uwe/Iwe2 = 2000Ω