podziałki stawała się liczbowym wynikiem pomiaru Jest to klasyczna realizacja analogowej techniki pomiaru Już od pewnego czasu nie buduje się tych wymyślnych konstrukcji elektromechanicznych, a potrzebne funkcje pomiarowe realizuje się skuteczniej za pomocą -najczęściej - elektronicznych (ogólnie: elektrycznych) przetworników pomiarowych Typową wielkością wyjściową takich przetworników jest napięcie stale (albo natężenie prądu stałego) Do pomiaru takiego napięcia może być użyty woltomierz cyfrowy (przetwornik a/c), jeżeli potrzebna jest większa dokładność (lub potrzebna jest automatyzacja mierzenia) Można też zastosować woltomierz (amperomierz) wskazówkowy, jeżeli z jakichś względów takie rozwiązanie jest oczekiwane i możliwe, a wymagania dokładnościowe bardzo skromne Jest więc w tych okolicznościach współcześnie potrzebna i jest stosowana jedna jedyna konstrukcja miernika wskazówkowego - konstrukcja najprostsza i najtańsza, przydatna do pomiaru napięcia stałego (natężenia prądu stałego) z przeciętną dokładnością Jesi to konstrukcja miernika wskazówkowego działająca na tzw zasadzie niagnetoelcktrycz-nej Ta konstrukcja była dawniej wykonywana jako bardzo dokładna (oznaczało to wówczas błąd dopuszczalny na poziomie dziesiątej części procentu zakresu) i jako mało dokładna (oznaczało to błąd na poziomie paru procent) Obecnie nie warto budować takich mierników wskazówkowych w wersji najdokładniejszej (bo są za drogie), a do obecnych zastosowań takich mierników odpowiednia jest przeciętna dokładność, np o błędzie dopuszczalnym na poziomie ±1% Takiej dokładności mierniki dziś się oferuje i stosuje A więc spośród różnych znanych w przeszłości elektrycznych mierników wskazówkowych stosuje się dziś (jeżeli się stosuje) miernik - a dokładniej przetwornik elektromechaniczny - działający na zasadzie magnetoelelctrycznęj Występuje on jako miernik tablicowy do pomiaru różnych wielkości, aparatowy (stosowany w różnych aparatach jako miernik kontrolny), jako miernik przetwornikowy przenośny (tzn miernik do pomiaru różnych wielkości, np. temperatury, po zastosowaniu odpowiedniego przetwornika pomiarowego danej wielkości na prąd lub napięcie).
Na rysunku 3 29 pokazano konstrukcję przetwornika elektromechanicznego działającego na zasadzie magnetoelektrycznej Ukształtowanie przestrzenne elementów konstrukcyjnych pokazane na rysunku odpowiada nowoczesnym rozwiązaniom - zwarta bryła racjonalnie wykorzystująca możliwości dostępnych materiałów i technologii. Takie ukształtowanie przestrzenne bryły przetwornika, pokazane na rysunku, warto porównać z pierwotnym rozwiązaniem konstrukcyjnym tej samej zasady fizycznej. Pozostałością po pierwotnym rozwiązaniu pozostaje współcześnie znak graficzny magnetoelektrycznej zasady
działania: Taki znak - zgodnie z wymaganiem normy - musi być umieszczany na pa
dzi elm mierników o przetworniku megnetoelektrycznym jako symbol (oznaczenie) informujący o zastawanej w tej konstrukcji zasadzie pomiaru Znak graficzny schematycznie przedstawia dawne rozwiązanie, tzn podkowę magnesu a między biegunami cewkę. Porównanie ewolucji rozwiązania jest pouczające. Pokazane na rysunku ukształtowanie nie jest kresem ewolucji: wykonuje się konstrukcje, w których walcowy rdzeń (rys. 3.29) jest walcowym magnesem, a jarzmo jest wówczas pierścieniem pokrywającym się z pokazanymi na rysunku nabiegunnikami. Konstrukcja jest jeszcze bardziej zwarta
Zasada magnctoelcktrycznn działania przetwornika elektromechanicznego oparta jest na zjawisku powstawania sity pomiędzy przewodnikiem, w którym płynie prąd, a polem magnetycznym wytworzonym przez magnes trwały.
Przewodnik z prądem wykonuje się jako cewkę wielozwojową ukształtowaną w postaci prostokątnej ramki, której dwa boki (na rysunku pionowe) prawie w całości u-mieszczone są w polu magnetycznym. Cewka umocowana jest na osi (na rysunku - pionowej) i może się na niej obrócić swobodnie o określony kąt, np. 90 lub 120®. Tylko takie przemieszczenie jest użyteczne. Z osią na sztywno połączona jest wskazówka i razem z
cewką tworzą tzw organ ruchomy, który jest oparty na łożyskach (na rysunku pokazane są zaostrzone czopy, a nie pokazano panewek, na których spoczywają czopy) Na dole i górze z organem ruchomym połączone są sprężyny spiralne, których drugie końce umocowane są do nieruchomych elementów konstrukcyjnych przetwornika Podstawową funkcją spiralnych sprężyn jest wytwarzanie momentu siły, który ściąga wskazówkę w kierunku położenia zerowego (spoczynkowego), ale są one równocześnie wykorzystane jako doprowadzenie prądu do cewki umieszczonej na osi Warto zauważyć, ze spiralne sprężyny są skręcone przeciwnie, bo dzięki temu zmiana ich długości pod wpływem temperatury wywołuje tylko ich odkształcenie (na skutek zmiany długości) i me ma wpływu na położenie wskazówki (np zerowe położenie wskazówki nie zmienia się pod wpływem zmian temperatury)
Rys. 3. 29. Widok (w częściowym przekroju) konstrukcji przetwornika magnetoclckuyczncgo
Przestrzeń, w której znajdują się boki ramki i w której wytworzone jest pole magnetyczne, nazywa się szczelinami (o których mówi się, że są robocze) Szczeliny ograniczone są powierzchniami walcowymi nabiegunników z jednej strony, a powierzchnią walca nieruchomego, zwanego rdzeniem z drugiej strony Rdzeń i nabicgunnild wykonane są z magnetycznie miękkiego ferromagnetyku, dzięki czemu można uzyskać dobrą jednorodność i radialność1 pola magnetycznego w szczelinie Jest to ważne z tego względu, ze przy danym natężeniu prądu płynącego w cewce siła oddziaływania pola magnetycznego jest taka sama w każdym położeniu ramki w szczelinie Magnesy ukształtowane jako wycinki walca wykonane są z ferromagnetyku magnetycznie twardego wysokiej jakości i dzięki temu raz namagnesowane zachowują swój wysoki stan namagnesowania przez czas praktycznie nieograniczony. Mówi się, że koercja magnetyczna takiego magnesu trwałego jest duża. Zastosowanie z dobrym skutkiem takiego kształtu i tak małych wymiarów magnesów (jak na rysunku) możliwe jest dzięki doskonałym właściwościom ferromagnetycznym dostępnych materiałów Całość mechaniczna przetwornika zamknięta jest w walcowym pierścieniu, zwanym jarzmem, wykonanym z ferromagnetyku miękkiego
179
Jednorodność oznacza. Ze wzdłuż szczeliny (biegnąc po obwodzie walca) indukcja pola magnetycznego B jest niezmienna (stała) co do wielkości. Radialność oznacza. Ze linie sil pola magnetycznego skierowane są wzdłuż promienia walca, a więc prostopadle do powierzchni walców - rdzenia i nabiegunników.