Vísandi mælitæki (2) Vísandi mælitæki. Vísandi mælitæki (1) Vísandi mælitæki (3)

Transcript

1 1 2 Vísandi mælitæki (2) Vísandi mælitæki Fjöldi hliðrænna tækja byggir á því að rafsegulsvið myndast umhverfis leiðara með rafstraumi. Við það færist vísir: Með víxlverkun síseguls og segulsviðs umhverfis spólu Með víxlverkun hreyfanlegra járnhluta í segulsviði spólu Með víxlverkun segulsviðs umhverfis fleiri en eina spólu 3 4 Vísandi mælitæki (1) Vísandi mælitæki (3) Snúðspólumælir (D Arsonval hreyfing) Mjúkjárnsmælir Elektródýnamiskur mælir Búnaður sem gefur knývægi á hreyfanlegan hluta Búnaður sem gefur mótvægi. Oftast gert með fjöður Vísir (eða spegill sem beinir ljósgeisla á skala) Kvarðaður skali Dempun til að deyfa of miklar sveiflur um lokastöðu vísis Upphenging, þ.e. búnaður til að hengja hreyfihluta mælitækisins í fasta hlutann Skermun, þ.e. mælitækið er lokað inni í húsi til að ytra segulsvið hafi minni áhrif 1

2 5 6 Hreyfihegðun vísandi mælitækis Snúðspólumælirinn hreyfihegðun Jafna sem lýsir hreyfingu vísis: Í kyrrstöðu M: knývægið sem veldur útslagi α: útslagið D: deyfistuðull J: massatregðuvægi hreyfihluta k: fjaðurstuðull kα = M = f r = B 2nl I r = 2nBlrI ályktun Útslagið er í réttu hlutfalli við strauminn 7 8 Mjúkjárnsmælir Mjúkjárnsmælirinn Straumur fer um fasta spólu og veldur kraftverkun milli tveggja kjarna Útslag ræðst af orku í segulsviði spólu sjálfspani L og straumi i: Önnur skýringarmynd af mjúkjárnsmæli: Vægi Sjálfspanið L(α) er fall af stöðu (α) hreyfanlegs járnkjarna ályktun Vægið á vísinn er háð straumnum öðru veldi! 2

3 9 10 Mjúkjárnsmælirinn Elektrodýnamiskur mælir Meðalgildi vægis á vísinn er: Ef straumurinn er yfir ákveðinni tíðni gefur þetta meðalgildi útslag vísisins Í kyrrstöðu er: ályktun Mjúkjárnsmælir getur því mælt riðstraum beint og sýnir virkt gildi hans. Elektródynamiskur mælir með járni Elektródynamiskur mælir án járns (wattmælir) Elektrodynamiskur mælir sem wattmælir 11 Elektrodynamiskur mælir sem wattmælir (2) 12 i 2 i 3 Segulsviðið í mælinum er í hlutfalli við strauminn i 2 : B = k i 2 2 Vægið sem myndast á vísinn er: M = f r = 2NBlri3 = ki 1 3B Og útslagið verður því háð margfeldi straumanna: M = kii d 3 2 M = kα α = kii 3 2 Ef Nú er Þá fæst: og α = k I sinωt I sin( ωt φ) sin xsin y = [ cos( x y) cos( x+ y) ] 2 II 3 α = k 2 (cosφ + cos(2 ωt φ)) 2 Meðalgildið verður: α = k I3, I2, cosφ ályktun rms Sé önnur stærðin (I 3 ) höfð í réttu hlutfalli við spennuna yfir álag með straumi I 2 fæst útslag í réttu hlutfalli við raunafl álagsins, þ.e.: P = V I cosφ rms rms rms 3

4 13 Straummælir með endanlegt innra viðnám 14 Straummæling jafnstraums Straum má mæla með vísandi straummæli ef hann hefur er lágt viðnám miðað við rásina sem verið er að mæla Vísandi straummælir þolir takmarkaðan straum Straumur er takmarkaður með ytra viðnámi Mælir er raðtengdur við strauminn sem mæla á Straummælir þarf að hafa lágt viðnám miðað við viðnám rásarinnar sem mæla á Skekkja straummælingar Straummæling mikilla strauma Athuga að ef mældur er straumur í rás með lága spennu E og lágt viðnám R1 verður lítil nákvæmni. Dæmi: Ef E = 0.1 V og R1 = 150 ohm þá myndum viðbúast við: en fengjum: sem er 34% skekkja!! Hliðtengingin er einkum notuð þegar mæla á mikinn straum sem leiddur er fram hjá (shunt) Þekkt straumdeiling (föst/breytileg) gefur upplýsingar um strauminn sem mæla á Ytri tengingu framhjá má setja beint á mælinn 4

5 17 18 Straummæling mikilla strauma (2) Straummæling stórra strauma(2) Dæmi: Hliðrænt straummæliverk hefur mælisvið, t.d µa. Hægt er að mæla meiri straum með því að hliðtengja viðnám við mæliverkið. (Shunt) Dæmi: Gerum ráð fyrir að mælir sýni 1 ma sem fullt útslag. Mæliverkið M1 er µa. Hve mikill straumur fer um mæliverkið M1 og hliðarviðnámið R s? Fullt útslag á mæli svarar til 100 µa í mæliverki M1 Þá fer straumurinn um hliðarviðnámið: Mæliverk M1 Nú getur mælirinn sýnt meiri straum: Sem er lægra en Straummælir Straummæling stórra strauma(3) Fjölsviðsstraummælir Unnt er að mæla mikinn straum (allt að 8000 A) með framhjátengingu. Myndirnar sýna slíkar framhjátengingar Myndin sýnir fjölsviðsstraummæli með fullu útslagi sem unnt er að stilla á 1 ma, 10 ma eða 100 ma 5

6 21 22 Straummælir DC spennumæling Spennu má mæla með vísandi straummæli ef tengt er hátt viðnám í seríu við straummælinn Spennumæling með vísandi straummælum og spennudeili 23 Innra viðnám spennumælis 24 Spennu má mæla með vísandi straummæli ef tengt er hátt viðnám í seríu við straummælinn Mælisviðinu má breyta með breytilegu viðnámi í seríu við straummælinn Rás sem verið er að mæla R 1 R 2 spennu mælir Innra viðnám spennumælis þarf að vera mjög hátt (t.d. 100:1) miðað við viðnám rásarinnar 6

7 25 26 Spennumæling-dæmi Næmni spennumælis Dæmi: Við fullt útslag er: [ ] [ µ ] [ ] E = 500 Ω 100 A = 0.05 V m Hvað þarf R mx að vera ef E = 10 Volt á að gefa fullt útslag á mælinn? Mikil næmni þýðir að mörg ohm þarf í rásina fyrir fullt útslag spennu Skekkja í spennumælingu Skekkja í spennumælingu Skoðum aftur þessa uppstillingu mælingar... Rás sem verið er að mæla R 1 R 2 spennu mælir Rétt gildi: Mælt gildi: Innra viðnám mælis 500 kω...og athugum hvaða afleiðingar það getur haft að huga ekki að innra viðnámi þess mælis sem við ætlum að nota miðað við viðnámið rásinni sem á að mæla!! Skekkja: Samsíðatenging 1MΩ og 500 kω 7

8 29 30 Spennumælingar Thermocouple-mælir Innra viðnám spennumælis þarfa að vera 100- falt viðnám rásar Mælar með formögnun geta gefið nákvæmari mælingu (R 20 MΩ) 8