MIERNIKI MAGNETOELEKTRYCZNE

-są to mierniki w których odchylenie organu ruchomego jest wywołane działaniem pola magnet. magnesu trwałego na cewkę przez którą płynie prąd.

Konstrukcja ustroju magnetoel.:

Na cekę działa siła F zależna od B,I,l,N

F=BIlN

Moment napędowy ustroju:

M=2F*d/2=F*d=BilNd

Sprężyny lub taśmy, którymi doprowadzany jest prąd do cewki wytwarzają moment zwracający zależny od kąta wychylenia

Ustalone położenie organu ruchomego, gdy:

Amperomierze magnetoelektryczne.

Amperomierz bezpośredni:

Cały mierzony prąd płynie przez ustrój pomiarowy. Ze wzgl na sprężyny lub taśmy zawieszenia i obciążalność cewki prąd niemoże być duży. Zakres 1mikroA-25mA. Błąd temp: przy wzroście temp. rezyst cewki i sprężyn zwiększa się i zmniejsza się moment zwracający sprężyn i indukcja magnet. magnesu trwałego.

Amperomierz pośredni:

Rb-rezystancja bocznika, r-rezystancja uzwojenia cewki, I- mierzone natężenie prądu, i-natężenie prądu (stałego) w uzwojeniu cewki.

(I-i)*Rb=i*r. Stąd:

Rb=(1+r/Rb)*i

Rb=r/n-1 , gdzie n=I/i - krotność rozszerzenia zakresu pomiarowego

Manganin=84%Cu+10%Mn+6%Ni

Boczniki wykorzystywane są również jako przybory zewn. dołączone do amperomierza.

Rb=Ra/n-1, n=I/Ia

Ia-natęż prądu pełnego wychylenia amperomierza

Najbardziej znaczącym błędem jest błąd temperaturowy. Prąd elektryczny wytwarza w cewce organu ruchomego i w boczniku moc cieplną, która z kolei wywołuje zmianę rezystancji obu tych elementów:

Zamiast stosunku: r/Rb otrzymuje się

Błąd temp. wywołany zmianą rezystancji spowodowaną zmianą temp. byłby do pominięcia gdyby względne zmiany rezystancji cewki i bocznika były jednakowe ^r/r=^Rb/Rb lub byłyby równe zero.

Błąd temperaturowy:

Ponieważ cewki nie można nawinąć manganinem włącza się z nią szeregowo opornik z manganinu.

r_cu-rezystancja cewki organu ruchomego

R_Mn-rezystancja opornika kompensującego (wykonanego z manganinu)

Rb-rezystancja bocznika (wykonanego z manganinu)

i-prąd cewki

Zacisk + jest wspólny dla wszystkich zakresów.Stosuje się przełącznik obrotowy, za pomocą którego można nastawić żądany zakres.

Woltomierz magnetoelektryczny.

Rd-rezystancja opornika dodatkowego (posobnika)

I=U/r+Rd

Odchylenie:

C₁-stały współczynnik

C₁=C/r+Rd

S-czułość statyczna woltomierza

Rozszerzenie zakresu pomiarowgo (dobór Rd)

m-krotność rozszerzania

U-napięcie na poszerzony zakres

Powyżej 100V- posobniki zewnętrzne

Błąd temperaturowy woltomierza.

Woltomierz wielozakresowy otrzymuje się przez włączenie oporników z odczepami:

Rs-rezyst. sprężynki

Omomierz magnetoelektryczny.

1.Omomierz szeregowy.

r-rezyst cewki organu ruchomego

Rs-rezys. opornika szeregowego

Rx-rezys. mierzona

E-SEM źródła napięcia

R₀-rezys. wewn. żródła

Właściwości metrologiczne omomierza wynikają z jego równania podziałki

dla Rx=0 mamy: Ix=E/R₀+r+R_s=Im

Po włączeniu Rx

dla Rx>0 mamy: Ix=E/ R₀+r+R_s+Rx

Dzieląc Ix/Im:

Jeżeli R_s jest dużo większa od r i R₀ to można przyjąć R₀+r+R_s=R=const

Ix/Im=R/R+Rx=1/(1+Rx/R)

Napięcie źródłowe E ogniwa maleje w miarę upływu czasu (alfa maleje) i omomierz wskazuje zbyt duże wartości rezystancji - błąd dodatni.

Do korekcji błędu spowodowanego starzeniem się ogniwa wyposażane są w nastawny opornik Rb (potencjometr)

Błąd względny pomiaru Rx za pomocą omomierza szeregowego oblicza się różniczkując alfa po Rx:

Błąd względny pomiaru Rx jest prpoprcjonalny do błędu wzgl. odchylenia kątowego organu ruchomego.Omomierz szeregowy stosuje się do pomiaru dużych rezystancji ponieważ błąd pomiaru maleje ze wzrostem Rx.

2.Omomierz równoległy.

gdy Rx=nieskończoność to Ir=E/Rw+Rd+r=Imax

E=Imax*( Rw+Rd+r)= Imax*C₁

gdy 0<Rx<nieskoń. to Ir=Imax/(1+C3/Rx)

Stosując metodę potencjałów węzłowych:

Dla Rx=0, alfa=0

Rx=nieskoń, alfa= Imax*C₁=alfa(max)

Rx=C3 to alfa=C*Imax/2=alfa(max)/2

Podziałka omomierza równoległego jest identyczna jak w przypadku omom. szeregowego, z tym że odwrócona. Przyrząd ten stosowany jest do pomiaru małych rezystancji.

Błąd względny pomiaru:

Galwanometr magnetoelektryczny.

1.Budowa

1-źródło światła, 2-soczewka skupiająca, 3-diafragma, 4-lusterko na organie ruchomym, 5-oś organu ruchomego,6-lustra nieruchome, 7-podzielnia

Równanie ruchu:

Schemat obwodu pomiarowego z galwanometrem:

W czasie ruchu obrotowego organ jest tłumiony. Tłumienie to składa się z tłum. elektromagnet. będącego wynikiem indukowanej w poruszajhącej się cewce siły elektromotor. „e” i tłumienia pochodzącego od ruchu powietrza:

Następstwem tej siły jest prąd:

I=e/R+Rg

Prąd ten powstrzymuje ruch cewki-moment hamujący:

Stopień tłumienia:

Ruchy organu ruchomego galwanometru (w zależności od stopnia tłumienia).

b<1-oscylacyjny tłumiony

b>1-pełzający tłumiony (aperiodyczny)

b=1-przypadek graniczny-b. korzystny

Należy dobrać tak R=Rkz aby b=1

Parametry dynamiczne:

Oporność krytyczna

Rkr=Rg+Rkz

oporność wewn. galwanom Rg

Okres drgań własnych

Pulsacja (częstotliwość kątowa) wahań swobodnych

Parametry statyczne galwanometru:

Czułość prądowa

Czułość napięciowa

Stała prądowa:

Stała napięciowa:

---