MT alused 6. Elektrimõõteriistad.2012DKegdk.ttu.ee/files/2012/Mootmiste_alused/MT_alused_6... · ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II • Kui voolud mähistes on võrdsed , siis

Elektriajamite ja

jõuelektroonika instituut

Raivo Teemets Mõõtmiste alused2013DK 6. Elektrimõõteriistad

1

ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II

6. ELEKTRIMÕÕTERIISTAD 6.1. Üldist

• Elektrimõõteriistadega mõõdetakse - elektrilisi suurusi (pinge, vool, sagedus, võimsus, takistus jm) , - mitteelektrilisi suurusi (temperatuur, rõhk, kiirus, nihe jm).

• Mõõdetavate elektriliste suuruste arv on küllaltki suur . • Otsemõõtmisega on mõõdetav vaid väga vähene arv elektrilisi

suurusi (pinge, vool). Takistuse mõõtmine aga toimub juba ahelat läbiva voolu kaudu.

Elektriajamite ja



2


• Mitteelektriliste suuruste mõõtmistel kasutatakse anduri ja muunduri(te) abil saadud mõõdetava suurusega üheselt seotud elektrilist signaali , mis suunatakse elektrilise mõõteriista sisendisse.

• Suure grupi moodutavad elektromehaanilised mõõteriistad , milles

seadme liikuva osa asend sõltub mõõdetava suuruse väärtusest ning mille liikumiseks saadav jõud saadakse elektri- ja magnetvälja energia arvel.

• Enamikes sellistes mõõteriistades muundatakse voolujuhile mõjuv

jõud osuti või muu näitava süsteemi (nt valguskiir) liik umiseks , mille ulatust saab hinnata vastaval skaalal.

Elektriajamite ja



3


Voolujuht magnetväljas

Elektriajamite ja



4


• Suurim efekt saavutatakse juhul, kui β = 900. Sel puhul

F = ilB (6.2)

Magnetväljas paiknevale voolujuhile mõjub mehaaniline jõud

βsin2 ilBF = , (6.1) kus i – voolutugevus juhis, l – voolujuhi pikkus, B – magnetvälja induktsioon, β - nurk voolu- ja induktsioonivektori vahel.

Elektriajamite ja



5


• Tundlikkuse tõstmiseks kasutatakse ühe voolujuhi asemel suure

keerdude arvuga w mähised, mis oluliselt suurendab mõõteriista liikuvale osale mõjuvat jõudu

F = wilB.

• Teise levinuma elektromehaaniliste elektrimõõteriistade liigi töö

põhineb vooluga elektrijuhtide vastastikusel mõjul .

• Selliseid riistu nimetatakse elektrostaatilisteks .

(6.3)

Elektriajamite ja



6


6.2. Analoogmõõteriistad Analoog- ehk osutmõõteriistades muundatakse analoog-sisendsignaal osuti liikumiseks , mis sõltub sisendsignaali väärtusest ja on samuti analoogsuurus. Analoogmõõteriistade liigid on:

1) ühe- või kaheraamilised magnetoelektrilised mõõteriistad, 2) magnetoelektrilised galvanomeetrid, 3) muunduriga magnetoelektrilised mõõteriistad, 4) elektromagnetilised mõõteriistad, 5) elektro- ja ferrodünaamilised mõõteriistad, 6) elektrostaatilised mõõteriistad, 7) induktsioonmõõteriistad.

Elektriajamite ja



7


6.2.1. Magnetoelektrilised mõõteriistad.

• Selliste mõõteriistade töö põhineb punktis 6.1 kirjeldatud põhimõttel .

• Toodetakse nii liikuva püsimagnetiga kui ka liikuva

mähisega magnetoelektrilisi mõõteriistu .

• Liikuva mähisega mõõteriistade tundlikkus ja täpsus on suuremad ning seepärast on need väga laialt levinud.

Elektriajamite ja



8


• Mähisele mõjub teda läbiva vooluga I võrdeline pöördemoment M M = BswI, (6.4) kus B – magnetvoo tihedus e. induktsioon, s – mähise aktiivpind, w – mähise keerdude arv.

Magnetoelektrilise mõõteriista põhielemendid a- liikuva magnetiga, b – liikuva mähisega

Elektriajamite ja



9


• Sisendsuuruse mõõtmiseks vajalik vastumoment Mv mähise liikumisele tekitatakse spiraalvedruga ja selle suurus on võrdeline mähise pöördenurgaga α

Mv = α Me , (6.5) kus Me – vedru erivastupanumoment , mis sõltub vedru mehaanilistest omadustest.

• Osuti seiskumisel on momendid tasakaalus ja mõõteriist näitab mõõdetava suuruse mõõteväärtust .

• Sel puhul

M = Mv ehk BswI= α Me .

Elektriajamite ja



10


• Mõõteriista mähise (ka osuti ) pöördenurk

,ISI

M

BswI

e

==α (6.6)

kus SI – mõõteriista tundlikkus voolu järgi .

• Mähise pöödenurk on võrdeline vooluga . • Seadme tundlikkus SI ei sõltu pöördenurgast ja on vaid

konstruktsiooniline suurus, mis sõltub mõõteriista ehitusest.

• Eeldades , et spiraalvedru erivastumoment Me on püsisuurus , mis suures ulatuses vastab ka tõele, teeme järelduse, et magnetoelektriliste mõõteriistade skaala on lineaar ne.

Elektriajamite ja



11


• Selliste seadmete tundlikkust saab muuta magnetvoo tugevuse reguleerimisega.

Kuna mähisele mõjuva jõu suund sõltub teda läbiva voolu suunast, siis saab neid mõõteriistu kasutada alalisvoolu mõõtmiseks.

Elektriajamite ja



12


Logomeetrilised magnetoelektrilised mõõteriistad • Sellises mõõteriistas puudub vastupöördemoment ja

liikuva osa pöördenurk sõltub voolude suhtest kahes mähises .

Magnetoelektrilise logomeetri põhielemendid

Elektriajamite ja



13


• Mähised ühendatakse ahelasse momendivabade juhtmete abil. • Voolu puudumisel on osuti asend juhuslik . Mõnikord kasutatakse

asendi nullimiseks lisamagnetit.

• Mõõteriist on ehitatud nii, et magnetvoo tihedus õhupilus on ebaühtlane.

• Voolude suunad mähistes valitakse selliselt, et mähistes tekkivad

momendid M1 = B1s1w1I1, (6.7) ja M2 = B2s2w2I2. (6.8) oleksid vastassuunalised .

Elektriajamite ja



14


• Kui voolud mähistes on võrdsed , siis momendid kompenseeruvad vastastikku.

• Kui aga üks vooludest on suurem , siis pöördub mehhanism

selliselt, et

- suurema vooluga mähis asuks õhupilu sellises osas, kus magnetvoog on väiksem ja

- nõrgema vooluga mähis asuks seal, kus magnetvoog on tugevam.

• Tasakaalu korral M1 = M2 , millest järeldub, et

B1s1w1I1 = B2s2w2I2 .

Elektriajamite ja



15


• Avaldades voolude suhte , saame

).(

)(

)(3

1

2

111

222

2

1 ααα

ff

f

wsB

wsB

I

I===

• Mõõteriista pöördenurk on seega funktsioon voolude suhtest

α= f( I1 / I2). (6.10)

• Logomeeter mõõdab voolude suhet ja tema näit ei sõltu voolude absoluutväärtusest .

• Peale voolude suhte mõõtmise kasutatakse logomeetrit ka

pingete suhte mõõtmiseks ning pinge ja voolu suhte ehk takistuse mõõtmiseks.

(6.9)

Elektriajamite ja



16


• Magnetoelektriliste mõõteriistade eelisteks on o kõrge tundlikkus, o suur pöördemoment nõrkade mõõdetavate voolude korral, o elementide hea stabiilsus ja o välismagnetväljade väike mõju.

• Nende mõõteriistade puudusteks on o konstruktsiooni suhteline keerukus, o kõrge maksumus, o väike lubatav liigkoormus, o sobivus ainult alalisvooluahelates mõõtmiseks.

Elektriajamite ja



17


Magnetoelektrilised galvanomeetrid .

• Galvanomeeter on osuti või optilise näidikuga suure tundlikkusega magnetolelektriline mõõteriist , mida kasutatakse väikeste voolude ja pingete mõõtmiseks . Osutgalvanomeetreid kasutatakse tavaliselt nullist kõrvalekalde mõõteseadmetena.

• Alalisvoolu mõõtmiseks kasutatakse peamiselt karkassita liikuva mähisega seadmeid, vahelduvvoolu jaoks aga optilisi vibratsioongalvanomeetreid . Nende suur tundlikkus saavutatakse vastumomendi vähendamisega ja pika valguskiire kasutamisega.

Elektriajamite ja



18


• Galvanomeetri mähis

valmistatakse miniatuursena väga peenest traadist võimalikult suure keerdude arvuga .

• Mähise kinnitamiseks kasutatakse voolujuhtivaid ribasid , mis toimivad ka vastumomendi tekitajatena.

• Raamiga ühendatakse jäigalt peegel , mida valgustatakse lambiga.

• Peeglilt suunatakse valguskiir kas skaalale või milles peegeldub skaala.

Magnetoelektrilise optilise galvanomeetri põhielemendid

Elektriajamite ja



19


• Kuna galvanomeetreid kasutatakse väga väikeste voolude

(alla 1,0 · 10-6 A) ja pingete mõõtmiseks, on väga oluline nende mõõteriistade tundlikkus .

• Tundlikkused voolu ja pinge järgi SI ja SU ,

IS I

α= ja USU

α= , (6.11) kus α on mähise (peegli) pöördenurk nullasendist.

Elektriajamite ja



20


• Tundlikkused on omavahel seotud valemiga

g

I

gU R

S

IRUS === αα

Rg tähistab siin galvanomeetri mõõtemähise takistust .

• Magnetoelektrilised mõõteriistad reageerivad oma suhteliselt suure mõõtesüsteemi inertsmomendi tõttu ainult staatilistele suurustele .

• Et neid saaks kasutada vahelduvsuuruste (pinge, voo l)

mõõtmiseks , tuleb need eelnevalt muundada staatiliseks või aeglaselt muutuvaks alalisvooluks või pingeks .

• Muundamiseks kasutatakse peamiselt alaldeid või soojuslike

süsteeme.

(6.12)

Elektriajamite ja



21


Alaldiga mõõteriistad . • Vahelduvvoolu alaldamiseks kasutatakse selliste mõõteriistade

puhul poolperiood- või täisperioodalaldeid . •

Poolperioodalaldi põhimõtteskeem (a) ja voolu ostsi llogramm (b)

a b

Elektriajamite ja



22


• Kui on siinuseline vool I = Im sin ωt, siis mõõtesüsteemile mõjub moment

,2

sin11 2/

0

2/

0

k

T

m

T

t IBsw

tdtIT

BswdtmT

M === ∫∫ ω

kus Ik = 0,637 Im on siinusvoolu keskväärtus.

• Tasakaalu korral , kui M = α Me , on liikuva süsteemi pöördenurk

.2 k

e

IM

Bsw=α

• Mõõteraamile mõjuv moment ja selle tulemusena tekkiv pöördenurk võrdelised voolu keskväärtusega .

(6.13)

(6.14)

Elektriajamite ja



23


• Täisperioodalaldi puhul (joonis 6.6) on pöördemoment ja seega ka vastav pöördenurk kaks korda suuremad

.ke

IM

Bsw=α

a b

Täisperioodalaldi põhimõtteskeem (a) ja voolu ostsi llogramm (b)

(6.15)

Elektriajamite ja



24


• Signaali alaldavate mõõteriistade mõõtepiirkonna laiendamiseks kasutatakse vastavalt šunte ja lisatakisteid .

Alalditega mõõteriistade eeliseks on nende

• kõrge tundlikkus, • väike energiatarve , • lai sageduslik mõõtepiirkond (kuni 20 kHz).

puuduseks on • väike täpsus ja • mõõtetulemuse sõltuvus mõõdetava signaali kujust.

Elektriajamite ja



25


Termoelektrilised mõõteriistad . • Vahelduvvoolu muundamiseks alalisvooluks kasutatakse ka

termoelektrilisi muundureid . • Selline muundur koosneb kuumenevast elektrijuhist, mida läbib

mõõdetav vool, ja termopaarist, mis ühendatakse jadamisi magnetoelektrilise mõõteriistaga.

Kontakt- (a) ja kontaktitu (b) termomuundur

Elektriajamite ja



26


• Termomuunduri elektrimotoorjõud on võrdeline eralduva

soojushulgaga elektrijuhi ja termopaari ühenduskohas. • Soojushulk omakorda on võrdeline mõõdetava voolu i ruuduga.

• Seega mõõteriista liikuva osa pöördenurk

α = ki2 , kus k on termopaari omadustest ja mõõteriista iseärasustest sõltuv tegur .

(6.16)

Elektriajamite ja



27


Termoelektriliste mõõteriistade põhilised eelised on

• piisavalt suur mõõtetäpsus laias sagedusdiapasoonis, • võimalus mõõta mittesiinuselisi signaale,

puudusteks on

• väike ülekoormatavus, • suur omatarve, • mittelineaarne skaala.

Elektriajamite ja



28


6.2.2. Elektromagnetilised mõõteriistad

• Elektromagnetilistes mõõteriistades läbib mõõdetav vool liikumatu mähise , tekitades sellega magnetvälja.

• Selle tulemusena hakkab pehmest ferromagnetilisest materjalist südamikule mõjuma jõud , kutsudes esile selle liikumise, mille suurus sõltub mõõdetava voolu suurusest.

• Liikuv ferromagnetiline südamik kinnitatakse ekstsentriliselt osutiga ühisele teljele.

• Vastumomendi tekitamiseks kasutatakse spiraalvedru. Võnkumiste summutamiseks on mõõteriisatas vedelik- või õhksummutid.

Elektromagnetilise mõõteriista põhielemendid

Elektriajamite ja



29


• Elektromagnetilise mõõteriista südamikule mõjuv pöördemoment nii alalis- kui vahelduvvoolu korral on võrdeline välja energia We tuletisega pöördenurga α järgi

,

2

1 2

αα d

dLI

d

dWM e ==

kus I on voolu väärtus, mis vahelduvvoolu korral võrdub voolu efektiivväärtusega, L –mähise induktiivsus, mis sõltub südamiku asendist. Pöörde- ja vastumomendi võrdsuse korral on liikuva osa pöördenurk

(6.17)

Elektriajamite ja



30


.2

2

αα

d

dL

M

I

e

=

• Südamiku ja sellega ühendatud osuti pöördenurk on võrdelised

mõõdetava voolu ruuduga . Selle tõttu kujuneks skaala ebalineaarseks : algus kokku surutud, lõpuosa aga välja venitatud. Ka mõõteriista tundlikkus kujuneks ebaühtlaseks, mis on ebasoovitav.

• Selle vältimiseks valmistatakse südamik erilise kujuga , mis

võimaldab saada skaala lineaarsuse kuni 80...85 % ulatuses.

• Elektromagnetilised mõõteriistad on tundlikud väliste magnetväljade suhtes. Nende mõju vähendamiseks kasutatakse ekraneerimist või süsteemi muutmist astaatiliseks .

(6.18)

Elektriajamite ja



31


• Ekraneerimisel ümbritsetakse mõõteosa suure magnetilise läbitavusega materjalist (nt permalloi) kaitsekesta ga.

Astaatilise elektromagnetilise seadme mõõteahel koosneb kahest jadamisi ühendatud mähisest ja kahest südamikust. Mähised ühendatakse nii , et nende induktsioonid oleksid vastassuunalised , kuid pöördemomendid aga ühesuunalised. Välise magnetvoo muutumisel näiteks suureneb ühe mähise poolt tekitatav pöördemoment, samal ajal väheneb teise mähise poolt tekitatav pöördemoment samavõtta. Summaarne pöördemoment seega ei muutu.

Astaatilise elektromagnetilise mõõteriista põhielemendid

Elektriajamite ja



32


Astaatilised mõõteriistad on paremate mõõteomadustega , kuid tunduvalt kallimad . Elektromagnetilisi mõõteriistu kasutatakse ka elektromagnetiliste logomeetitena , mille tööpõhimõte on analoogne magnetoelektriliste logomeetrite omale. Selliseid mehhanisme kasutatakse peamiselt vahelduvvoolu sageduse ja faasinurga määramiseks. Elektromagnetiliste mõõteriistade peamised eelised on:

• sobivus mõõtmiseks nii alalis- kui ka vahelduvoolu ahelates, • suur lubatav liigkoormus (ülekoormus), • võimalus vahetult mõõte suuri voole ja pingeid, konstruktsiooni

lihtsus ning madal maksumus.

Elektriajamite ja



33


Elektromagnetiliste mõõteriistade peamised puudused on: • skaala ebalineaarsus, • madal tundlikkus (eriti skkala alguses), • suur omatarve, • tundlikkus sageduse, väliste magnetväljade ja temperatuuri

muutustele. 6.2.3. Elektrodünaamilised mõõteriistad . Elektrodünaamiliste mõõteriistade mõõtesüsteem koosneb kahest üksteise sisse paigutatud mähisest, millest üks on püsiasendis (liikumatu), teine aga pöördub koos osutiga (joonis 6.10).

Elektriajamite ja



34


Elektrodünaamilise mõõteriista põhielemendid

Elektriajamite ja



35


Kui mähiseid läbib vool , püüab liikuv mähis pöörduda teljel nii, et voolu poolt tekitatud magnetväli oleks paralleelne liikumatu mähise magnetväljaga . Vastupöördemomendi tekitamiseks on mõõteriistal kaks spiraalvedru. Mõõteriista mähiste lülitamiseks mõõteahelasse on mitmeid võimalusi. Sellest sõltub mõõteriista osuti pöördenurk ja seega ka näit α. Mähiseid läbivad erinevad voolud I1 ja I2 :

,1221

αα

d

dM

M

II

e

=

kus M12 - mähiste vastastikune induktiivsus, Me – erivastumoment.

(6.19)

Elektriajamite ja



36


Mähiseid läbib sama vool (mähised lülitatud jadamisi) I = I1 = I2 :

.122

αα

d

dM

M

I

e

=

Mähiseid läbivad erinevad vahelduvvoolud:

,cos 1221

αψα

d

dM

M

II

e

=

kus I1 ja I2 – voolude efektiivväärtused, ψ – faasinurk voolude vahel.

(6.20)

(6.21)

Elektriajamite ja



37


Seega saaks sellist mõõteriista kasutada ka aktiivvõimsuse P mõõtmiseks. Selleks lülitatakse üks mähis vahelduvvoolu-, teine vahelduvpingeahelasse. Siis

.12

αα

d

dM

M

P

e

=

Elektrodünaamiliste mõõteriistade põhieelised on:

• sobivus mõõtmiseks nii alalis- kui ka vahelduvvooluahelates, • suur täpsus, • pikaajaline näitude stabiilsus.

(6.22)

Elektriajamite ja



38


Elektrodünaamiliste mõõteriistade põhipuudused on: • madal tundlikkus, • väike pöördemoment, • kõrge tundlikkus väliste magnetväljade suhtes.

6.2.4. Ferrodünaamilised mõõteriistad . Selliste mõõteriistade elektrodünaamilise mehhanismi liikumatu mähis on keritud pehmest magnetmaterjalist magnetsüdamikule . Selle tõttu saavutataske õhupilus tunduvalt suurem magnetvoo tihedus ja vastavalt ka suurem pöördemoment.

Elektriajamite ja



39


Ferrodünaamilise mõõteriista põhielemendid

Ferrodünaamiliste mõõteriistade põhieelised on:

• vähene tundlikkus välismagnetväljade mõjule, • väike omatarve, • suur tundlikkus.

Elektriajamite ja



40


Ferrodünaamiliste mõõteriistade põhipuudused on: • tundlikkus keskkonna temperatuuri ja mõõdetava voolu sageduse

muutuse suhtes, • spetsiifilised mõõtevead, mis tekivad pöörisvoolude, hüstereesi ja

magneetimiskõvera ebalineaarsuse tõttu. Kasutatakse peamisel t vahelduvvoolu kilbi- ja registreerivate riistadena.

Elektriajamite ja



41


6.2.5. Elektrostaatilised mõõteriistad. Elektrostaatiliste mõõteriistade tööpõhimõte rajaneb kahe või enama elektriliselt laetud juhi vastastikusel mõjul . Sellise seadme liikuva osa nihe toimub elektroodidele rakendatud pinge mõjul ning seetõttu kasutatakse neid peamiselt voltmeetritena . Konstruktsiooniliselt kujutab sellise mõõteriista mõõtemehhanism endast muutuva mahtuvusega õhkkondensaatorit , mille mahtuvuse muutus saadakse kas elektroodide pinna või elektroodide vahelise vahekauguse muutmisega.

Elektriajamite ja



42


Elektrostaatilise mõõteriista põhielemendid

a– muutuva elektroodide pinnaga, b – muutuva elektroodide vahekaugusega

a) b)

Elektriajamite ja



43


Liikuva osa ja sellega ka osuti pöördenurk α

,2

1 2Ud

dC

M e αα =

kus C – mõõtesüsteemi mahtuvus, U – plaatidevaheline pinge, vahelduvvoolu korral pinge efektiivväärtus. Kuna α ~ U2, siis oleks sellise mõõteriista skaala ebalineaarne. Selle vältimiseks valmistatakse elektroodid vastava kuju, mõõtmete ja paigutusega , mis võimaldab saavutada 15 ... 100 % ulatuses lineaarse skaala. Elektrostaatilisi voltmeetreid kasutatakse pinge mõõtmiseks laias sagedusdiapasoonis 20 Hz kuni 30 MHz.

(6.23)

Elektriajamite ja



44


Elektrostaatiliste mõõteriistade põhieelised on:

• sobivus kasutada nii alalisvoolu- kui ka vahelduvvooluahelates, • väike omatarve, • mõõtetulemuste sõltumatus keskkonna tempereatuurist,

pingekõvera kujust ja sagedusest ning välismagnetväljadest. Elektrostaatiliste mõõteriistade põhipuudused on:

• madal tundlikkus ja täpsus, • skaala mittelineaarsus, • tundlikkus väliste elektriväljade ja õhuniiskuse suhtes.

Elektriajamite ja



45


6.2.6. Induktsioonmõõteriistad . Sellistes mõõteriistades toimub liikuva osa pöördumine mitme vahelduvmagnetvoo vastastikuse mõju tulemusena vooludega, mis indutseeritakse nende magnetvoolude poolt süsteemi liikuvas osas. Induktsioonmõõteriistu kasutatakse vaid vahelduvvooluahelates ampermeetritena, voltmeetritena, vattmeetritena, faasimeetritena, enimalt elektrienergia mõõtjatena (arvestitena).

Elektriajamite ja



46


Mõõtemehhanism koosneb kahest liikumatust mähisega magnetjuhist, teljele kinnitatud alumiiniumkettast ja pidurdusmagnetist. Mõõteriista lülitamisel vahelduvvooluvõrku kulgevad mähistes voolud I1 ja I2 , mis on omavahel nihutatud nurga ψ võrra, ja mis tekitavad magnetahelates magnetvood Φ1 ja Φ2 . Magnetvood omakorda indutseerivad kettas elektromotoorjõud (emj) E1 ja E2, mis jäävad vastavatest magnetvoodudest maha π/2 võrra. Emj-de toimel tekivad kettas pöörisvoolud Ip1 ja Ip2 , mis faasilt ühtuvad neid tekitavate elektromotoorjõududega.

a) b)

Induktsioonmõõteriista tööpõhimõte a – põhimõtteskeem, b - vektordiagramm

Elektriajamite ja



47


• Pöörisvoolu Ip1 ja magnetvoo Φ2 ning pöörisvoolu Ip2 ja magnetvoo Φ1 koosmõjul tekivad kaks vastassuunalist ja erineva suurusega pöördemomenti M1 ja M2, mille koosmõjul tekib summarne moment M

M = -M1 + M2 = K f Φ1 Φ2 sinψ, kus f – vahelduvoolu sagedus, K – momentide ja voolude võrdustegur.

Induktsioonmõõteriistade põhieelised on:

• suur pöördemoment, • suur koormatavus, • välismagnetväljade väike mõju.

(6.24)

Elektriajamite ja



48


Induktsioonmõõteriistade põhipuudused on: • kasutatavus vaid vahelduvvooluahelates, • väike täpsus, • suur omatarve, • näitude sõltuvus voolu sagedusest ja temperatuurist.

Elektriajamite ja



49


6.3. Digitaalmõõteriistad

• Analoogmõõteriistad on lihtsa konstruktsiooniga ja nende näidikud võimaldavad jälgida mõõdetava suuruse muutuse tendentsi ja on seetõttu väga näitlikud .

• Puuduseks on see, et mõõtetulemuse täpsus sõltub mõõtja

võimalusest ja kogemusest määrata kindlasks osuti ased skaala suhtes. Seetõttu võivad kaks mõõtjat saada sama suuruse fikseerimisel erinevad tulemused.

• Digitaalmõõteriista indikatsioonisüsteem väljastab

väärtuse numbrilisel kujul, mis välistab mitmeti mõistmise.

Elektriajamite ja



50


Digitaalkilbimõõteriista näide

Elektriajamite ja



51


Digitaalkäsimõõteriista näide

Elektriajamite ja



52


• Suure sisetakistuse tõttu avaldavad digitaalmõõteriistad minimaalset mõju mõõdetavale suurusele.

• • Nende tundlikkus sõltub eelkõige primaarmuunduri (anduri)

tundlikkusest. • • Ülejäänud probleemid on lahendatavad konstruktsiooni ja skeemi

valikuga: nt muundurite ebalineaarsus on programmiliselt kompenseeritav.

• • Selliseid mõõteriistu on võimalik paigutada mõõtmiskoha

vahetusse lähedusse ja mõõtetulemusi edastada andmekogumisseadmesse juba digitaalsel kujul kas juhtme kaudu või juhtmevabalt, mis vähendab signaali ja mõõtetulemuse moonutust.

Elektriajamite ja



53


Digitaalmõõteriistade üheks oluliseks eeliseks on võimalus salvestada mõõtetulemusi pikemaks ajaks kas mõõteriista enda või mõne arvuti mälusse ja nii neid hiljem töödelda ja analüüsida. Ka võib võib sellised mõõteriistu küsitleda ja juhtida arvutivõrkude kaudu. Ühe mõõteseadmega võib olla ühendatud mitu andurit üheaegselt, mida mõõtesüsteem küsitleb järgemööda või üheaegselt.

Digitaaalmõõteriistade skeemilised ja konstruktiivs ed lahendused on küll väga erinevad, kuid nende üldine ehituspõhimõte on ühesugune .

Elektriajamite ja



54


Mõõdetav ehk sisendsuurus qs teisendatakse sisendmuunduri abil vajaliku amplituudiga pingesignaaliks u = f(qs). See normeeritud signaal sisetatakse ananaloog-digitaalmuundurisse, milles toimub tema teisendamine koodiks, mida esitatakse monitoril kümnendarvudena. Kõiki protsesse juhib ja sünkroniseerib juhtplokk.

Digitaalmõõteriista põhielemendid

a) lihtsustatud blokkskeem, b) mitmekanaliline süsteem

Elektriajamite ja



55


Sisendmuunduri funktsioonide hulka kuulub sisendsuuruse muundamine pingeks ja vajaduse korral ka selle võimendamine, alaldamine ja mürataseme piiramine . Analoog-digitaalmuunduri peamiseks ülesandeks on analoogsignaali muutmine diskreetseks ja muundamine koodiks. Keerukamates süsteemides on väljundkoodiks kahendkood, mida saab kasutada nii monitori juhtimiseks kui ka mõõtetulemuse edastamiseks mikroprotsessorsüsteemi või arvutisse sidekanalite kaudu. Lihtsamate mõõteriistade korral kujutab analoog-digitaalmuundur endast universaalset digitaalvoltmeetrit, mis sisaldab nii juhtimis- kui ka sisendsignaali formeerimisahelaid.

Elektriajamite ja



56


Sellise muunduri väljundkoodid on sobitatud vedelkristall- või valgusdioodidel põhineva indikatsioonimooduli juhtimiseks, mis esitab mõõteväärtuse kümnendkoodis.

Integraalse voltmeetri ühenduste skeem

Elektriajamite ja



57


Ideaalse AD-muunduri korral vastab kõigile analoogsisenditele üheselt kindlas mõõtemõtevahemikus piiratud arv digitaalseid väljundkoode. Iga kood vastab kogu mõõtevahemiku mingile osale. Kuna analoogskaala on pidev , digitaalkoodid aga diskreetsed, siis on tegemist kvantimisega, millega kaasneb kvantimisviga. Kvantimise samm valitakse selliselt, et iga sammu keskpunkt vastab punktile sellel ideaalsel tunnusjoonel. Põhilised AD-muundureid iseloomustavad parameetrid , milles sõltub muunduri täpsus, on lahutusvõime, kvanimisviga, nullviga, tõusuviga ja diferentsiaalne ja integraalne viga.

Elektriajamite ja



58


AD-muunduri ideaalse ülekandefunktsiooni näide (a) ja lineaarse tunnusjoonega muunduri kvant imise viga (b)

Documents

MT alused 6. Elektrimõõteriistad.2012DKegdk.ttu.ee/files/2012/Mootmiste_alused/MT_alused_6... · ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II • Kui voolud mähistes on võrdsed , siis