Struktura

Analogové měřicí přístroje

PRINCIP ANALOGOVÝCH MP 

Měřicí přístroj obsahuje elektromechanickou měřící soustavu, která se skládá z pevné a pohyblivé části, a která převádí měřenou elektrickou veličinu (např. napětí, proud,…) na mechanický pohyb ukazatele (např. ručka). Výchylka ručky je pak úměrná velikosti připojené veličiny. Velikost výchylky se odečítá z podložené stupnice.

Pokud je takový MP doplněn elektronickými obvody (např. zesilovačem) a napájen ze zdroje (např. baterie nebo síťového zdroje), zlepší se jeho vlastnosti a nazýváme jej ELEKTRONICKÝM MP.

 

Základní znaky na číselníku MP (pouze analogového)

Jednotka měřené veličiny (V, A, Ω ..)

Měřicí poloha ( - , ⊥ )

Třída přesnosti a druh proudu (1; 2,5; …; ~; =)

Měřicí soustava

Zkušební napětí - stejnosměrné napětí mezi pevnou a pohyblivou částí MP

Výrobce a výrobní číslo

Speciální údaje (vnitřní odpor)

Mechanická nula MP (nulovacím zařízením je nutno před vlastním měřením nastavit ručku přesně nad číslicí 0 stupnice, jinak vzniká systematická chyba měření)

Stupnice: bývá často podložena zrcátkem, aby nedošlo k chybě odečtu, díváme-li se na ručku proti stupnici šikmo.

 

STEJNOSMĚRNÉ ANALOGOVÉ VOLTMETRY

  • soustava vždy magnetoelektrická

  • zapojení do měřicího obvodu – paralelně

  • regulují na polaritu měřeného napětí, proto připojit napětí mezi správné svorky (jedna svorka bývá označena +), pokud je připojen na nesprávné svorky, vychýlí se ručka na opačnou stranu stupnice

Výpočet měřeného napětí UM z dané výchylky α a nastaveného měřícího rozsahu MR při plné výchylce αMAX:

           U= MR·α /αMAX

  • změna měřicího rozsahu se provádí předřadnými rezistory

  • spotřeba voltmetru má být co nejmenší, voltmetr však vždy odebírá z měřeného obvodu část energie pro vychýlení ručky, vlastní spotřeba voltmetru se nejčastěji vyjadřuje nepřímo vstupním odporem RV (má být co největší)  => čím je vstupní odpor větší, tím je vlastní spotřeba voltmetru menší (ideálně nulová); vyjadřuje se obvykle v  Ω/V (bývá od 1 kΩ/V). Celkový odpor voltmetru RV na zařazeném rozsahu MP se vypočítá:

          R= MR  (Ω/V)

Velikost vstupního odporu je důležitá při měření úbytků napětí na rezistorech větších hodnot, kdy se můžeme dopustit značné chyby.

STŘÍDAVÉ ANALOGOVÉ VOLTMETRY

  • soustava nejčastěji magnetoelektrická s usměrňovačem

  • nereagují na polaritu - výchylka je vždy na straně stupnice

  • spotřeba bývá větší, než u stejnosměrných voltmetrů měřená střádavá hodnota MP reaguje na střední hodnotu (UAVG), ale je cejchován v efektivním (URMS); přepočet platí pouze pro harmonický průběh napětí, který je v elektrotechnické praxi nejčastější; pro jiný průběh napětí měří chybně.

  • kmitočtový rozsah voltmetrů bývá od desítek Hz (např. 15 Hz) až do desítek kHz (např. 50 kHz); údaj je možno získat z manuálu nebo kontrolním měřením.

STEJNOSMĚRNÉ ANALOGOVÉ AMPÉRMETRY

  • soustava elektromagnetická

  • zapojení do měřeného obvodu sériově

  • vlastní spotřeba je dána odporem ampérmetru RA, jehož velikost má být co nejmenší (ideálně nulový); spotřeba však bývá většinou vyjadřována úbytkem napětí na plné výchylce ampérmetru UA

          Pamatovat! UA bývá řádově desetiny voltu (např.: 0,1 až 0,8 V)

  • změna měřícího rozsahu se provádí bočníky

STŘÍDAVÉ ANALOGOVÉ AMPÉRMETRY

  • soustava stejná jako u střídavých voltmetrů

  • spotřeba podobná, jako u stejnosměrných ampérmetrů

  • měřená střídavá hodnota - stejná, jako u střídavých voltmetrů

UNIVERZÁLNÍ ANALOGOVÉ MP (ANALOGOVÉ MULTIMETRY)

  • umožňují měřit více elektrických veličin na mnoha rozsazích (=U, ~U, =I, ~I, R…)

  • soustava vždy magnetoelektrická (=U, =I) s možností připojit usměrňovač (~U, ~I).

STŘÍDAVÉ ELEKTRONICKÉ VOLTMETRY S DECIBELOVOU STUPNICÍ

  • MP magnetoeletrické soustavy + usměrňovač + zesilovač, napájený z vnitřního síťového zdroje; měřené napětí se připojuje pomocí kabelu se zakončením konektorem BNC

  • Měřené napětí: Vždy efektivní hodnota, a to pouze pro harmonický průběh (sinus)

  • Kmitočtový rozsah: bývá 10 Hz až 1 MHz (někdy je rozsah vyšší až do 15 MHz ), neměří ss napětí

  • Vstupní impedance: bývá vyjadřována složkou reálnou a imaginární = kapacitou

           ZVST = RVST = 1 MΩ

( CVST= celková paralelní kapacita mezi vstupními svorkami voltmetru)

  • Přesnost: bývá jednotky procent na plné výchylce (podle rozsahu a frekvence)

  • Měřící rozsahy: 1 mV – 3 mV – 10 mV – 30 mV – 0,1 V – 0,3 mV .. až do 300 V

  • Stupnice: je vyznačena v hodnotách

    • napětí [V - volt]

    • úrovně napětí [dB - decibel]

 

Napěťové a decibelové měřící rozsahy voltmetru

Každý střídavý voltmetr s decibelovou stupnice má vždy měřící rozsahy v poměru 1:3 tzn., že má dvě napěťové stupnice:

Napěťová stupnice:

  • do 100 dílků

  • do 30 dílků

Decibelová stupnice:

  • je vždy jen jedna od asi –15 dB až do +2 dB

Z této stupnice se odečítá přímo (bez přepočtu), a to pouze na rozsahu 1 V! Na ostatních rozsazích je nutno skutečnou úroveň napětí v dB přepočítat.

 

 

Zdroje

  • KYSELÝ, Libor. Elektrotechnická měření. Interní skriptum, VOŠ a SPŠE Olomouc. 2013

Obrázky

  • Obr. 1 - Obr. 4: Archiv autora

Doplňující učivo

Druhy elektromechanických soustav

obrazek

Obr. 1: Druhy elektromechanických soustav

Příklad

obrazek

Příklad

obrazek

Doplňující učivo

Decibelová stupnice

Napěťový přenos: Au [-]

V elektrotechnické praxi je někdy důležité zjišťovat, je-li napětí v jedné části měřeného obvodu (např. zesilovače nebo děliče napětí) větší – stejné – nebo menší než v jiné části.

obrazek

Obr. 2: Dvojbran

Poměrem dvou napětí se vyjadřuje tzv. napěťový přenos:

obrazek

Napěťový přenos v decibelech aU [dB]

Častěji se vztah mezi dvěma napětími vyjadřuje v logaritmických jednotkách, tzv. decibelech :

obrazek

Úroveň napětí LU [dB]

Chceme-li měřit napěťový přenos nějakého dvojhranu v decibelech, musíme změřit obě napětí (U1, U2), dosadit do vztahu a přenos vypočítat. Aby bylo možno voltmetrem měřit přenos v decibelech přímo – je voltmetr opatřen také decibelovou stupnicí v jednotkách dBm, na které odečítáme tzv. úroveň měřeného napětí:

obrazek

 

obrazek

Obr. 3: Ukázka možné decibelové stupnice

Praktická ukázka

 

Obr. 4: Analogový multitmetr

Logolink