MIERNIKI MAGNETOELEKTRYCZNE- są to mierniki , w których odchylenie organu ruchomego jest wywołane działaniem pola magnetycznego magnesu trwałego na cewkę, przez którą płynie prąd. Ruchomy może być magnes trwały lub cewka z prądem. Częściej spotykane są mierniki magnetoelektryczne o ruchomej cewce. Na bok cewki działa siła: F=B⋅I⋅l⋅z, siły wywołujące moment: M=2Fd/2= F⋅d= B⋅I⋅l⋅z⋅d. Sprężyny lub taśmy, przez które doprowadzony jest prąd do cewki, wytwarzają moment zwracający, zależy od kąta odchylenia: M_z=kα. W położeniu ustalonym oba momenty są równe. B⋅I⋅l⋅z⋅d= kα ⇒ α= Bilzd/ k= c⋅I. Odchylenie jest proporcjonalne do wartości średniej prądu.

MIERNIKI ELEKTROMAGNETYCZNE- działanie ustroju elektromagnetycznego polega na wzajemnym oddziaływaniu jednego lub kilku elementów ruchomych wykonanych z materiału ferromagnetycznego ( rdzenia ) i pola magnetycznego wytwarzanego przez jedna lub kilka cewek, w których płynie prąd mierzony lub prąd proporcjonalny do mierzonego napięcia. Pole magnetyczne wytworzone w cewce powoduje magnesowanie się obu rdzeni. Rdzenie wskutek jednoimiennego magnesowanie odpychają się, powodując odchylenie wskazówki. Energia pola magnetycznego cewki: A_m=LI²/ 2, L- indukcyjność cewki, zależy od położenia rdzenia. Moment napędowy jest proporcjonalny do zmiany energii pola magnetycznego M=dA_m/ dα= ½ dL/dα I². Dla tego położenia ustalonego M= M_z; ½ dL/dαI² = kα ⇒α= 1/2 k dL/dα I².

BUDOWA MIERNIKA ELEKTRODYNAMICZNEGO I FERRODYNAMICZNEGO- Ustrój elektrodynamiczny. W polu magnetycznym wytworzonym przez prąd płynący w cewce nieruchomej znajduje się cewka ruchoma. Ustrój ferrodynamiczny. Dzięki dodatkowemu materiałowi ferromagnetycznemu zwiększa się strumień magnetyczny cewki nieruchomej bez zwiększenia mocy pobieranej z obwodu kontrolowanego. Energia magnetyczna tych ustrojów wynosi: A_m=L₁i₁²/2 + L₂i₂²/2+ L₁₂i₁i₂ ; L₁,L₂-indukcyjności własne obu cewek; L₁₂- indukcyjność wzajemna cewki. Moment napędowy jest proporcjonalny do przyrostu energii magnetycznej przy obrocie o kat α.

POMIAR MOCY CZYNNEJ- stała watomierza: c= (U_nI_ncosϕ_n)/liczba działek. W obwodach energetycznych watomierze włączone są przez przekładniki prądowe i napięciowe

P'=P_wk_Ink_Un= k_InI₂k_UnU₂cosϕ; P_w -wskazanie watomierza, k_In,k_Un- przekładnie znamionowe przekładników. W obw 3-fazowych: P=P₁+ P₂+ P₃= U₁I₁cosϕ₁+U₂I₂cosϕ₂+U₃I₃cosϕ₃.

POMIAR MOCY BIERNEJ- moc bierna: Q=UIsinϕ, wskazanie watomierza: P₁=U₂₃I₁cos(90º-ϕ)=√3U_fI_fsinϕ. Moc bierna Q=3U_fI_fsinϕ=3P₁/√3=√3P₁.

LICZNIKI INDUKCYJNE JEDNOFAZOWE- główne elementy licznika to: elektromagnes napięciowy, elektromagnes prądowy, wirnik, magnes trwały, liczydło. Elektromagnesy mające rdzenie ferromagnetyczne z blach transformatorowych. Cewka elektromagnesu napięciowego ma dużą liczbę zwojów cienkiego drutu miedzianego, prądowego mała liczbę zwojów grubego drutu. Wirnikiem jest tarcza aluminiowa osadzona na ułożyskowej osi, połączona przekładnią zębatą z liczydłem bębnowym o 6 lub 7 bębnach cyfrowych. Strumienie magnetyczne Ф_u i Ф_i od cewek licznika indukują w tarczy prądy wirowe. Współdziałanie prądów wirowych ze strumieniami magnetycznymi powoduje powstanie momentu napędowego M wprawiającego wirnik w ruch obrotowy: M=k_mωФ_uФ_isinψ. Strumienie magnetyczne zamykają się w rdzeniach ze szczeliną powietrzną, dla tego zależność strumieni od napięcia i prądu jest praktycznie liniowa: Ф=k_iI, Ф_u=k_uI_u=k_uU/Z_u.

PRZETWORNIK ANALOGOWO-CYFROWY Z KOMPENSACJĄ WAGOWĄ - proces przetwarzania rozpoczyna się wyzerowaniem rejestru, następnie najbardziej znaczyący bit zmienia swój stan z 0 na 1. dla takiego sygnału wejściowego przetwornika analogowo -cyfrowego komparator porównuje mierzone napięcie U_x z napięciem wzorcowym U_w. Jeżeli U_x>U_w to na pierwszym bicie pozostawia się stan wysoki, w przeciwnym wypadku bit zostaje wyzerowany. Następnie drugi bit zmienia swój stan z 0 na ! i ponownie porównuje się U_x i U_w. W zależności od sygnału na wyjściu komparatora na drugim bicie pozostawia się 1 lub zmienia na 0. Proces ten powtarzany jest dla wszystkich bitów, a po jego zakończeniu na wyjściu rejestru otrzymuje się sygnał cyfrowy odpowiadający mierzonemu napięciu. W ostatnim kroku cyklu pomiarowego następuje przepisanie wyniku do bufora wyświetlacza (nie pokazanego na rysunku).

PRZETWORNIK ANALOGOWO-CYFROWY Z PODWÓJNYM CAŁKOWANIEM- przetwarzanie odbywa się w dwóch etapach. Pierwszy etap rozpoczyna się podaniem impulsu startowego na wejściu ukł sterującego. Klucz analogowy Kl przełącza na wejście integratora napięcie mierzone U_x. Napięcie to jest całkowane przez stały czas t₁. w czasie całkowania impulsy z generatora wzorcowego zliczane są w liczniku aż do jego przepełnienia. Napięcie na wejściu integretora narasta liniowo, osiągając po czasie t₁ wartość: u(t₁)=1/RC∫₀^t1U_xdt=t₁/RC U_xśr. Ponieważ przed rozpoczęciem przetwarzania licznik został wyzerowany, czas całkowania t₁, zależy od pojemności licznika N_max i częstotliwości generatora wzorcowego f_g(t₁=N_max/f_g). Po przepełnieniu licznika klucz analogowy przełącza na wejście integratora napięcie odniesienia U_ref o przeciwnej biegunowości do napięcia mierzonego, a licznik po przejściu przez 0 kontynuuje zliczanie. W drugim etapie przetwarzania napięcie na wyjściu integratora ma przebieg liniowo opadający. Przetwarzanie kończy się po osiągnięciu przez to napięcia wartości równej 0. Kompaktor wysyła impuls, który zmienia stan wyjścia przerzutnika, zamykając bramkę. Napięcie na wyjściu integratora w drugim etapie: u(t₁+t₂)=u(t₁)-1/RC∫U_refdt= t₁/RC U_xśr- t₂/RC U_ref. Ponieważ po zakończeniu przetwarzania napięcie =0 wynika: 1/RC (t₁U_xśr - t₂U_ref )=0 ⇒ U_xśr= t₂/t₁U_ref. W przetworniku z podwójnym całkowaniem mogą wystąpić dodatkowe błędy wynikające z błędnego zadziałania komparatora, spowodowane procesami przejściowymi przy przełączeniu napięcia. Te dodatkowe błędy zostały wyeliminowane w przetworniku z potrójnym całkowaniem.

TŁUMIENIE ZAKŁUCEŃ SZEREGOWYCH w całkujących przetwornikach analogowo-cyfrowych- są to napięcia, które dodają się do napięcia mierzonego w przetwornikach analogowych. Mogą one wystąpić w postaci tętnień mierzonego napięcia lub mogą powstawać w wyniku sprzężeń indukcyjnych. Zakłócenia szeregowe można eliminować przez zastosowanie filtrów dolnoprzepustowych. Wadą takiego rozwiązania jest wydłużenie odpowiedzi woltomierza na zmiany mierzonego napięcia U. W przypadku przetworników CAŁKUJĄCYCH eliminację zakłóceń szeregowych można uzyskać przez odpowiednio dobrany czas całkowania. Jeżeli na wejściu przetwornika doprowadzone jest napięcie będące sumą mierzonego napięcia stałego U_x i napięcia zakłóceń o przebiegu sinusoidalnym: u=U_x+U_zmsin(2Πf_zt) to wykonując pomiar przetwornikiem całkującym z czasem całkowani T_i otrzymamy wynik: U=1/T_i∫_o^TiU_xdx+1/T_i ∫_o^TiU_zmsin(2Πf_zt)dx= U_xśr+ U_zm/2Πf_zT_i (1-cos(2Πf_zT_i)

POMIAR REZYSTANCJI METODĄ TECHNICZNĄ a) z poprawnie mierzonym napięciem -stosowany do pomiaru małych rezystancji, gdy R_v>>R_x; Rx=U_v/ (I_A-I_v)= U_v/ I_A-U_v/R_v≈U_v/I_A

b) z p[oprawnie mierzonym prądem-stosowany do pomiaru dużych rezystancji, gdy R_x>>R_A; Rx=U_v-U_A/I_a= U_v- I_AR_A/I_A=U_v/ I_A-R_A≈U_v/I_A; metodę techniczną wykorzystuje się do pomiaru rezystancji uziemienia.

MOSTEK WHEATSTONE'A- w stanie równowagi U_CD=0, stąd I₁R₁= I₂R₃ i I₁R₂= I₂R₄, po podzieleniu stronami R₁/R₂=R₃/R₄ czyli R₁=R₃ /R₄⋅R₂

MOSTEK THOMSONA- przeznaczony do pomiaru małych rezystancji umożliwia wyeliminowanie wpływu rezystancji przewodów łączących, która może być porównywalna z mierzoną rezystancją. R'₃/R₃ =R'₄/R₄, R₁=R₃ /R₄⋅R₂

---