ΗΛΕΚΤΡΟΤΕΧΝΙΑ-ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ

Transcript

1 ΗΛΕΚΤΡΟΤΕΧΝΙΑ-ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ Ενότητα 2: Όργανα Μετρήσεων Ηλεκτρικών Κυκλωμάτων Αριστείδης Νικ. Παυλίδης Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών και Βιομηχανικού Σχεδιασμού ΤΕ

2 Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύπου άδειας χρήσης, η άδεια χρήσης αναφέρεται ρητώς. 2

3 Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο TEI Δυτικής Μακεδονίας και στην Ανώτατη Εκκλησιαστική Ακαδημία Θεσσαλονίκης» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους. 3

4 Σκοποί ενότητας Με την ολοκλήρωση του μαθήματος ο φοιτητής θα πρέπει να μπορεί να συνδέει και να πραγματοποιεί μετρήσεις με τα όργανα μέτρησης που χρησιμοποιούμε στο εργαστήριο. 4

5 Περιεχόμενα ενότητας Γενικά για τα όργανα μέτρησης. Συνδεσμολογία Αμπερομέτρου. Συνδεσμολογία Βολτομέτρου. Συνδεσμολογία Βατομέτρου. 5

6 ΟΡΓΑΝΑ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ ΗΛΕΚΤΡΙΚΩΝ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ 6

7 ΒΑΣΙΚΕΣ ΚΑΤΗΓΟΡΙΕΣ ΑΝΑΛΟΓΙΚΑ. Η λειτουργία τους βασίζεται στη μέθοδο του κινητού πηνίου. ΨΗΦΙΑΚΑ. Η λειτουργία τους βασίζεται σε ηλεκτρονικά κυκλώματα και η ένδειξή τους είναι σε μία οθόνη κρυστάλλων. 7

8 Πλεονεκτήματα ψηφιακών οργάνων 1. Δεν έχουμε πρόβλημα σταθερότητας και θορύβου. 2. Η ακρίβεια αυξάνεται, αυξάνοντας τον αριθμό των ψηφίων. 3. Αποφεύγουμε τα σφάλματα ανάγνωσης της κλίμακας. 4. Ακριβέστερη μέτρηση μπορούμε να πάρουμε με τα ψηφιακά όργανα. 8

9 Ανάλογα με την χρήση τους Ενδεικτικά. Όργανα, που μας δείχνουν το μέγεθος μια ποσότητας και γενικά κάνουν χρήση βαθμολογημένης κλίμακας. (Εργαστηριακά όργανα ή όργανα προσαρμοσμένα σε ηλεκτρικές συσκευές). Καταγραφικά. Όργανα, με τα οποία μπορούμε να έχουμε μια συνεχή καταγραφή της ποσότητας που θέλουμε να μετρήσουμε. (Όργανα σε μονάδες μέτρησης ρύπων). Ολοκληρωτικά. Αυτά μας παρέχουν ένα άθροισμα, το οποίο είναι το γινόμενο ενός ορισμένου χρόνου και μιας ηλεκτρικής ποσότητας. (Όργανα σε μονάδες μέτρησης ρύπων). 9

10 Οι μετρήσεις που μπορούμε να Άμεσοι: πραγματοποιήσουμε: όταν το ζητούμενο μέγεθος βρίσκεται απ ευθείας με ανάγνωση από το κατάλληλο όργανο. Έμμεσοι: όταν το ζητούμενο μέγεθος βρίσκεται από υπολογισμό μετά από μετρήσεις άλλων μεγεθών. Συγκριτικές: όταν το ζητούμενο μέγεθος βρίσκεται μετά από σύγκριση με άλλο όμοιο με αυτό, με την βοήθεια ειδικών μεγεθών. 10

11 ΜΟΝΑΔΕΣ - ΠΟΛΛΑΠΛΑΣΙΑ ΥΠΟΠΟΛΛΑΠΛΑΣΙΑ Πίνακας 1: Μονάδες Πολλαπλάσια-υποπολλαπλάσια (Διδάσκων, 2014). 11

12 Βασικά όργανα σε ηλεκτρικές μετρήσεις Πολύμετρα. Αμπερόμετρα. Βολτόμετρα. Βατόμετρα. 12

13 ΑΜΠΕΡΟΜΕΤΡΑ Τα Αμπερόμετρα τα συνδέουμε πάντοτε σε σειρά με το στοιχείο του οποίου την ένταση θέλουμε να μετρήσουμε Τα χαρακτηριστικά του πηνίου τους είναι : α) Αμελητέα εσωτερική αντίσταση. β) Μεγάλη διατομή. γ) Λίγες σπείρες. Εικόνα 1: Αμπρερόμετρα (Διδάσκων, 2014). 13

14 ΒΟΛΤΟΜΕΤΡΑ Είναι όργανα που τα χρησιμοποιούμε για την μέτρηση της Ηλεκτρεγερτικής δύναμης μιας πηγής (Η.Ε.Δ.) ή της διαφοράς δυναμικού (φάσεως) μεταξύ δύο σημείων ενός οποιουδήποτε κλειστού κυκλώματος Συνδέεται πάντοτε παράλληλα με το εξεταζόμενο κύκλωμα ή στοιχείο. Τα χαρακτηριστικά του πηνίου τους είναι: α) Άπειρη εσωτερική αντίσταση. β) Μικρή διατομή. γ) Πολλές σπείρες. Εικόνα 2: Βολτόμετρα (Διδάσκων, 2014). 14

15 ΒΑΤΟΜΕΤΡΑ Τα μονοφασικά (Ηλεκτροδυναμικά) βατόμετρα έχουν δύο πηνία. Α) Το πηνίο αμπερομέτρου. Β) Το πηνίο βολτομέτρου. Τα βατόμετρα κάνουν συνδυασμό μετρήσεων. Εικόνα 3: Βατόμετρα (Διδάσκων, 2014). 15

16 ΠΟΛΥΜΕΤΡΑ Είναι όργανα τα οποία μας δίνουν τη δυνατότητα με κατάλληλο χειρισμό να μετρήσουμε διάφορα μεγέθη όπως: Τάση (AC και DC). Ένταση. Αντίσταση. Θερμοκρασία. Χωρητικότητα κ.λπ. με το ίδιο όργανο. Εικόνα 4: Πολύμετρα (Διδάσκων, 2014). 16

17 ΣΥΝΔΕΣΜΟΛΟΓΙΑ ΑΜΠΕΡΟΜΕΤΡΟΥ Εικόνα 5: Συνδεσμολογία Αμπερομέτρου (Διδάσκων, 2014). 17

18 ΣΥΝΔΕΣΜΟΛΟΓΙΑ ΒΟΛΤΟΜΕΤΡΟΥ Εικόνα 6: Συνδεσμολογία Βολτομέτρου (Διδάσκων, 2014). 18

19 ΣΥΝΔΕΣΜΟΛΟΓΙΑ ΒΑΤΟΜΕΤΡΟΥ 1/3 Εικόνα 7: Συνδεσμολογία Βολτομέτρου (Διδάσκων, 2014). 19

20 ΣΥΝΔΕΣΜΟΛΟΓΙΑ ΒΑΤΟΜΕΤΡΟΥ 2/3 Εικόνα 8: Συνδεσμολογία Βολτομέτρου (Διδάσκων, 2014). 20

21 ΣΥΝΔΕΣΜΟΛΟΓΙΑ ΒΑΤΟΜΕΤΡΟΥ 3/3 Εικόνα 9: Συνδεσμολογία Βολτομέτρου (Διδάσκων, 2014). 21

22 ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ ΜΕΤΡΗΣΗΣ Μηδενίζουμε το όργανο. Επιλέγουμε την μεγαλύτερη κλίμακα στον μεταγωγικό διακόπτη. Προσπαθούμε μετακινώντας τον διακόπτη προς μικρότερη κλίμακα, να φέρουμε την βελόνα από το κέντρο της κλίμακας και προς τα δεξιά της διαδρομής της. Η εύρεση της τιμής του μεγέθους που μετράμε βρίσκετε απ τον συνδυασμό δύο παραγόντων. Α) Της θέσης του μεταγωγικού διακόπτη και Β) Της θέσης της βελόνας στην κλίμακα. 22

23 ΣΦΑΛΜΑΤΑ 1/2 Α) Σφάλματα οργάνων. Τα σφάλματα των οργάνων μέτρησης, οφείλονται σε διάφορες αιτίες που μπορούμε να τις διακρίνουμε σε: α. Εσωτερικές αιτίες. σφάλματα μηχανικά - σφάλματα βαθμολογίας του οργάνου. β. Εξωτερικές αιτίες. σφάλματα από επίδραση της θερμοκρασίας. σφάλματα από την επίδραση μαγνητικών πεδίων κ.λπ. γ. Υποκειμενικές αιτίες. σφάλματα λόγω περιοχής δύσκολης ανάγνωσης. σφάλματα από τη μέθοδο μέτρησης κ.λπ. 23

24 ΣΦΑΛΜΑΤΑ 2/2 Β) Σφάλματα μετρήσεων. Τα σφάλματα ανάλογα με την προέλευση τους, μπορούν βασικά να διακριθούν σε: συστηματικά σφάλματα Τα συστηματικά σφάλματα, οφείλονται συνήθως σε ατέλειες των οργάνων μέτρησης ή άλλες γνωστές αιτίες (ατέλειες οργάνων, κακή ρύθμιση μηδενός κ.λπ..) τυχαία σφάλματα Τα τυχαία σφάλματα, οφείλονται σε άγνωστες αιτίες, δηλαδή, έχουμε προέλευση τυχαία. 24

25 Πρακτικό Μέρος 25

26 Σύνδεση Αμπερομέτρου Μέτρηση Έντασης Εικόνα 10: Σύνδεση Αμπερομέτρου Μέτρηση έντασης (Διδάσκων, 2014). 26

27 Σύνδεση Βολτομέτρου Μέτρηση Τάσης Εικόνα 11: Σύνδεση Βολτομετρου Μέτρηση έντασης (Διδάσκων, 2014). 27

28 Σύνδεση Βατομέτρου Βήμα 1ο Εικόνα 12: Σύνδεση Βατομέτρου Βήμα 1 ο (Διδάσκων, 2014). 28

29 Σύνδεση Βατομέτρου Βήμα 2ο Εικόνα 13: Σύνδεση Βατομέτρου Βήμα 2 ο (Διδάσκων, 2014). 29

30 Σύνδεση Βατομέτρου Βήμα 3ο Εικόνα 14: Σύνδεση Βατομέτρου Βήμα 3ο (Διδάσκων, 2014). 30

31 Σύνδεση Πολύμετρου Μέτρηση Αντίστασης Αντίσταση R = (..) Εικόνα 15: Σύνδεση Πολυμέτρου Μέτρηση Αντίστασης (Διδάσκων, 2014). 31

32 Ζητούμενα Είναι οι μετρήσεις σε κάθε κλίμακα του κάθε οργάνου ίδιες; Αν ναι γιατί, αν όχι γιατί. Να αιτιολογήσετε γιατί στην κλίμακα του 60 στο Βολτόμετρο δεν πήρατε μέτρηση. Να αιτιολογήσετε τον λόγο για τον οποίο η τιμή της αντίστασης ελαττώνεται και δεν σταθεροποιείται. 32

33 Τέλος Ενότητας

34 Σημείωμα Αναφοράς Copyright ΤΕΙ Δυτικής Μακεδονίας, Αριστείδης Νικ. Παυλίδης. «Εισαγωγή στην Ηλεκτροτεχνία». Έκδοση: 1.0. Κοζάνη

35 Σημείωμα Αδειοδότησης Το παρόν υλικό διατίθεται με τους όρους της άδειας χρήσης Creative Commons Αναφορά, Μη Εμπορική Χρήση Παρόμοια Διανομή 4.0 [1] ή μεταγενέστερη, Διεθνής Έκδοση. Εξαιρούνται τα αυτοτελή έργα τρίτων π.χ. φωτογραφίες, διαγράμματα κ.λ.π., τα οποία εμπεριέχονται σε αυτό και τα οποία αναφέρονται μαζί με τους όρους χρήσης τους στο «Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων». [1] Ως Μη Εμπορική ορίζεται η χρήση: που δεν περιλαμβάνει άμεσο ή έμμεσο οικονομικό όφελος από την χρήση του έργου, για το διανομέα του έργου και αδειοδόχο. που δεν περιλαμβάνει οικονομική συναλλαγή ως προϋπόθεση για τη χρήση ή πρόσβαση στο έργο. που δεν προσπορίζει στο διανομέα του έργου και αδειοδόχο έμμεσο οικονομικό όφελος (π.χ. διαφημίσεις) από την προβολή του έργου σε διαδικτυακό τόπο. Ο δικαιούχος μπορεί να παρέχει στον αδειοδόχο ξεχωριστή άδεια να χρησιμοποιεί το έργο για εμπορική χρήση, εφόσον αυτό του ζητηθεί. 35

36 Διατήρηση Σημειωμάτων Οποιαδήποτε αναπαραγωγή ή διασκευή του υλικού θα πρέπει να συμπεριλαμβάνει: το Σημείωμα Αναφοράς. το Σημείωμα Αδειοδότησης. τη δήλωση Διατήρησης Σημειωμάτων. το Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων (εφόσον υπάρχει). μαζί με τους συνοδευόμενους υπερσυνδέσμους. 36