Základní měřicí přístroje

ELM VI2 Měřicí přístroje 1

Základní měřicí přístroje

• seznámení s přístroji měřícími zákl. el. veličiny:– ampérmetr– voltmetr– wattmetr– měřič kmitočtu– osciloskop

Bc. David FURKA


Obecné rozdělení měř. přístr. (MP)• analogové - měří kontinuelně

- spojitý údaj- nepotřebují vlastní zdroj el.

en. (někdy)- lze odečíst amplitudu přech.dějů- lze zjistit trend měřené veličiny

• číslicové - několik měření za sekundu (multimetr 3x)- jednoznačný údaj- chyba je nezávislá na poloze přístroje- nespojitý údaj (záleží na citlivosti)- potřebují vždy cizí zdroj el. energie- nedávají informaci o trendu měř. veličiny


Ampérmetr – pro DC proud

• měří elektrický proud – přímoukazující měřicí přístroj• prochází jím celý měřený proud – zapojen sériově• požadavek na minimální vnitřní odpor – chyba metody

Možnosti měření stejnosměrného proudu

• 101 μA ÷ 100 A - analogový magnetoelektrický nebo elektromagnetický MP .

• 101 μA ÷ 101 A - číslicový Ametr a multimetry- úbytek napětí na bočníku > ADP > ZJ

• od 101 nA - el. převodník UI s operačním zesil.• 101 pA ÷ 102 pA - úbytek napětí na vysokoohm.odporu

mikrovoltmetrem s modulačním zesil.• větší proudy - bočníkem zvětš. měř. rozsah Ametru


Ampérmetr – pro AC proud

Možnosti měření střídavého proudu

• 100 mA ÷ 102 A - elmag. a eldyn. analogové MP

frekv. do 102 Hz - magel. analog. MP s usměrňovačem (harmon.průběh)

• 102 μA ÷ 101 A - číslicové multimetry (úbytek napětí na frekv. do 103 Hz bezindukčním bočníku)

• větší proudy- externí bočník

větš. f = 50 Hz - měřicí transformátor proudu

- klešťový ampérmetr


Voltmetr – pro DC napětí

• měří el. napětí – přímoukazující měřicí přístroj• snímá rozdíl potenciálů – připojujeme paralelně na měř. část

obvodu• požadavek na maximální vnitřní odpor (kvůli chybě metody)

Možnosti měření stejnosměrného napětí• 101 mV ÷ 102 V - magel. analogové voltmetry• 102 μV ÷ 102 V - číslicové voltmetry• větší napětí - s použitím předřadníku• menší napětí - s použitím předzesilovače• velmi malá napětí - s použitím modulačního zesilovače


Voltmetr – pro AC napětí

Možnosti měření střídavého napětí

• 100 V ÷ 102 V - magel. analogové Vmetry s usměrňovačem frekv. do 103 nebo termočlánkem až 104 Hz - měří Ustř resp. Uef, stupnice v Uef

• 101 V ÷ 102 V - elmag. analogové Vmetry

frekv. do 101 - měří Uef, stupnice v Uef

někdy až 103 Hz

• 100 mV ÷ 101 V - nf milivoltmetry (s analog. i dig. výstupem)

- měří Ustř resp. Uef, stupnice v Uef

• 102 mV - Vmetry s vf sondou

f až 100 GHz - měří Umax, stupnice v Uef


Digitální multimetr• číslicový stejnosměrný voltmetr doplněný o převodníky měřicí

střídavá napětí, proudy, odpory (převádějí na DC napětí)• základ je DC voltmetr (vst.dělič VD a zesilovač Z, AD převodník,

log.řídicí jednotka ŘJ a číslicový zobrazovač ČZ)• další bloky převádějí měřené veličiny na DC napětí v požadovaném

rozsahu hodnot


• počet míst zobrazovače (3 až 8 a ½ místa)• počet a hodnoty vstupních rozsahů (4 až 6 pro 0,01 V až 1000 V)• přesnost (tabulka v manuálu)• časová stálost• rozlišovací schopnost (1 digit – změna posled. místa na displeji o 1)• citlivost (min. napětí měřitelné tímto MP)• vstupní impedance (typicky 10 MΩ)• typ použitého AD převodníku (dvoutaktní integrace)

Digit. multimetr – hlavní parametry


Číslicový ampérmetr

A B C

Jaké zdířky? Do obvodu zapojit sériově

Proudové svorky

B + C – menší proudy (zde do 2A) - jištěnoA + C – větší proudy (zde od 2 do 20A) - nejištěno

Nastavený měřicí rozsah

AC A – střídavý proudDC A – stejnosměrný proud


Číslicový voltmetr

Jaké zdířky?Do obvodu zapojit paralelně

Nastavený měřicí rozsahAC V – střídavé napětí max. 750 VDC V – stejnosměrné napětí max. 1000 V

A B

Napěťové svorky

A + B - pro měření všech napětí

Vnitřní odpor přístroje

typická hodnota 10 MΩ


Wattmetr

Pro přímé měření elektrického výkonu je třeba snímat napětí i odebíraný proud 4 svorky

• analogový - elektrodynamický

- ferodynamický

• elektronický - na principu PWM

- s Hallovou sondou

- se vzorkovačem, ADP, pamětí a procesorem


Analogový wattmetr

Zapojení Wmetru do obvodu

Popis svorek a cívek


Měřiče kmitočtu

Většinou přímoukazující přístroje

• analogové - rezonanční jazýčkové kmitoměry (45 ÷ 55 Hz)

- výchylkové kmitočtoměry

- osciloskop (nepřímá metoda)

• číslicové - čítače

- digitální osciloskop

- analogový kmitočtoměr s číslovým výstupem


Osciloskop - úvod

na obrazovce zobrazuje průběh signálů přivedených na vstup

Přístroj sloužící především k:• zobrazení časového průběhu signálu• měření periody, frekvence, amplitudy a dalších parametrů…• porovnání dvou, popř. více signálů• měření fázového posuvu• Zobrazení vzájemné závislosti dvou signálů


Osciloskopy - rozdělení

Několik kritérií pro rozdělení, ty hlavní jsou:• princip - analogové

- digitální__________________________• počet paprsků - jednopaprskové

- dvoupaprskové____________________• použití - laboratorní univerzální (NF a VF)

- vzorkovací - vysokonapěťové- medicínské- malé revizní______________________

• počet kanálů - jednokanálové- dvoukanálové- vícekanálové


Osciloskop (analog) – hlavní části

• Vertikální systém - vstupní obvody

- koncový vertikální zesilovač

- zpožďovací linka________________• Horizontální systém - obvod časové základny

- spouštěcí obvod

- koncový horizontální zesilovač_____ • Obrazovka - katoda – zdroj elektronového paprsku

- vertikální vychylovací destičky

- horizontální vychylovací destičky

- Wehneltův válec (tvar, rychl., ostrost)

- luminofor


Analogový osciloskop

nejrozšířenější, většinou 2-kanálový obrazovka s elektrostatickým vychylováním základní osciloskop pracuje při f = 0 až 10 MHzNejdůležitější parametry• počet kanálů (1, 2, s el. přepínačem i více –

4,8…)• vstupní napěťové rozsahy (1 mV/d až 5 V/d)• vstupní impedance (typ. 1 MΩ a C = 30 pF)• doba náběhu (dle fh)• horní mezní kmitočet (101 až 102 GHz)• počet časových základen (1 nebo 2 – dvojitá ČZ)• přesnost zesílení• doplňky osciloskopu (kurzory apod.)


Ovládací prvky analog. osc.

Kanál 1 Kanál 2

A

BC

DE

1 divI

K

J

F

G H

LM

N

A - přep. ČZ [s/div]

B - přep. 1.kanálu [V/DIV]

C - přep. 2.kanálu [V/DIV]

D,E - přep. typu průběhu

F - přep. režim zobrazení

G,H - vertik. pozice průb.

I - intenzita světlení bodu

K - ostrost paprsku

J - síťový vypínač

L – nast.úrovně spouštění

M – režimu spouštění ČZ

N – zdroj spouštění ČZ


Pracovní režimy osciloskopu

• 1 kanálový režim Y – t - závislost kanálu 1 (osa Y) na čase (t)

• 2 kanálový režim Y – t - CH1 – čas. závislost kanálu 1

- CH2 – čas. závislost kanálu 2

- DUAL – současné zobr. kanálů 1 i 2

- ADD – zobr. součtu obou průběhů

• 2 kanálový režim X-Y - časová základna vypnuta

- signál kanálu 1 vychyluje ve směru X

- signál kanálu 2 vychyluje ve směru Y

- složením sig. o stejné frekv.obrazec

- tvar obrazce je dán fáz. posuvem sig.


Digitální osciloskop - výhody

Výhody číslicového zpracování průběhů:

• jednorázové přechodové děje – možnost zachycení• lepší přesnost • rychlé měření (kurzory, autom.výpočty, zobrazení hodnot na displ.)• dostupnost kopie průběhu (tisk, dig.podoba apod.)• archivace• možnost číslicového zpracování sejmutých průběhů a spektr. analýza• úplná programovatelnost měření, samočinné nastavení přístroje• možnost “záporného zpoždění - pretriggering“


Děkuji za pozornost

Kontakt:

Bc. David FURKA

[email protected]

412 315 047

mailto:[email protected]

Documents

Základní měřicí přístroje