Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

ELM VI2 Měřicí přístroje1 Elektrická měření 10 VI2 – 3. sem. Měřicí přístroje seznámení s přístroji měřícími zákl. el. veličiny: – ampérmetr – voltmetr.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "ELM VI2 Měřicí přístroje1 Elektrická měření 10 VI2 – 3. sem. Měřicí přístroje seznámení s přístroji měřícími zákl. el. veličiny: – ampérmetr – voltmetr."— Transkript prezentace:

1 ELM VI2 Měřicí přístroje1 Elektrická měření 10 VI2 – 3. sem. Měřicí přístroje seznámení s přístroji měřícími zákl. el. veličiny: – ampérmetr – voltmetr – wattmetr – měřič kmitočtu – osciloskop seznámení s významem vyjadřování chyby měření a její výpočet Bc. David FURKA

2 ELM VI2 Měřicí přístroje2 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

3 ELM VI2 Měřicí přístroje3 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 10 1 μA ÷ 10 0 A - analogový magnetoelektrický nebo elektromagnetický MP μA ÷ 10 1 A - číslicový Ametr a multimetry - úbytek napětí na bočníku > ADP > ZJ od 10 1 nA - el. převodník U  I s operačním zesil pA ÷ 10 2 pA - úbytek napětí na vysokoohm.odporu mikrovoltmetrem s modulačním zesil. větší proudy - bočníkem zvětš. měř. rozsah Ametru

4 ELM VI2 Měřicí přístroje4 Ampérmetr – pro AC proud Možnosti měření střídavého proudu 10 0 mA ÷ 10 2 A- elmag. a eldyn. analogové MP frekv. do 10 2 Hz - magel. analog. MP s usměrňovačem (harmon.průběh) 10 2 μA ÷ 10 1 A- číslicové multimetry (úbytek napětí na frekv. do 10 3 Hz bezindukčním bočníku) větší proudy- externí bočník větš. f = 50 Hz - měřicí transformátor proudu - klešťový ampérmetr

5 ELM VI2 Měřicí přístroje5 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 10 1 mV ÷ 10 2 V- magel. analogové voltmetry 10 2 μV ÷ 10 2 V- číslicové voltmetry větší napětí- s použitím předřadníku menší napětí- s použitím předzesilovače velmi malá napětí- s použitím modulačního zesilovače

6 ELM VI2 Měřicí přístroje6 Voltmetr – pro AC napětí Možnosti měření střídavého napětí 10 0 V ÷ 10 2 V- magel. analogové Vmetry s usměrňovačem frekv. do 10 3 nebo termočlánkem až 10 4 Hz- měří U stř resp. U ef, stupnice v U ef 10 1 V ÷ 10 2 V- elmag. analogové Vmetry frekv. do měří U ef, stupnice v U ef někdy až 10 3 Hz 10 0 mV ÷ 10 1 V- nf milivoltmetry (s analog. i dig. výstupem) - měří U stř resp. U ef, stupnice v U ef 10 2 mV- Vmetry s vf sondou f až 10 0 GHz- měří U max, stupnice v U ef

7 ELM VI2 Měřicí přístroje7 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

8 ELM VI2 Měřicí přístroje8 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

9 ELM VI2 Měřicí přístroje9 Číslicový ampérmetr A B C Jaké zdířky?Do obvodu zapojit sériově Proudové svorky B + C – menší proudy (zde do 2A) - jištěno A + C – větší proudy (zde od 2 do 20A) - nejištěno Nastavený měřicí rozsah AC A – střídavý proud DC A – stejnosměrný proud

10 ELM VI2 Měřicí přístroje10 Číslicový voltmetr Jaké zdířky? Do obvodu zapojit paralelně Nastavený měřicí rozsah AC V – střídavé napětí max. 750 V DC V – stejnosměrné napětímax V A B Napěťové svorky A + B - pro měření všech napětí Vnitřní odpor přístroje typická hodnota 10 MΩ

11 ELM VI2 Měřicí přístroje11 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

12 ELM VI2 Měřicí přístroje12 Analogový wattmetr Zapojení Wmetru do obvodu Popis svorek a cívek

13 ELM VI2 Měřicí přístroje13 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

14 ELM VI2 Měřicí přístroje14 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

15 ELM VI2 Měřicí přístroje15 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

16 ELM VI2 Měřicí přístroje16 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

17 ELM VI2 Měřicí přístroje17 Analogový osciloskop  nejrozšířenější, většinou 2-kanálový  obrazovka s elektrostatickým vychylováním  základní osciloskop pracuje při f = 0 až 10 MHz Nejdůležitější 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 f h ) horní mezní kmitočet(10 1 až 10 2 GHz) počet časových základen(1 nebo 2 – dvojitá ČZ) přesnost zesílení doplňky osciloskopu (kurzory apod.)

18 ELM VI2 Měřicí přístroje18 Doba náběhu a horní mezní kmit. Horní mezní kmit. f h - frekvence harmonického signálu, při kterém je amplituda zobrazeného signálu teprve o 3 dB nižší než skutečná amplituda (0,707krát) Doba náběhu t n - reakce na vstupní obdélníkový puls o f = 50% f h - doba potřebná k růstu zobrazené amplitudy z 0,1 U max do 0,9 U max

19 ELM VI2 Měřicí přístroje19 Osciloskop (analog) – blok.schéma signál zprac. VD, PZ a KVZ ZL zpozdí signál o ns zpožděný sig. U 4 – vych.sys. u 3 slouží pro spouštění ČZ ČZ - pohybuje bodem po obr. - řídí jas bodu na obr. - nastavuje stupnici osy x P1 – přepínač AC-DC-GND P2 – přep.spouštění EXT-INT P3 – přep.řežimu Y-t a XY

20 ELM VI2 Měřicí přístroje20 Dvoukanálový osciloskop Zásadní problém – jak jedním paprskem zobrazit souč. 2 průběhy…? Vycházíme ze setrvačnosti světélkování bodu na luminoforu, kde dopadá elektron. režim CHOP- zobrazí kousek sig.1, kousek sig.2, zas kousek sig.1 atd. - použití pro zobrazení průběhů nižších kmitočtů režim ALT- zobr. celý průběh sig.1, pak celý průběh sig.2, (alternate)- použití pro zobrazení průběhů vysokých kmitočtů

21 ELM VI2 Měřicí přístroje21 Režimy přepínání ALT a CHOP

22 ELM VI2 Měřicí přístroje22 Dvoukanálový osciloskop - schéma AM – astabilní multivibrátor PPF – přep. pevnou frekv. (CHOP) PČZ – přep. čas. zákl. (ALT)

23 ELM VI2 Měřicí přístroje23 Ovládací prvky analog. osc. Kanál 1 Kanál 2 A B C D E 1 div I K J F G H L M 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

24 ELM VI2 Měřicí přístroje24 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.

25 ELM VI2 Měřicí přístroje25 Dvojitá časová základna I. u vyšší třídy osciloskopů (“dual timebase“) pro zobrazení detailů průběhu (zákmity apod.) nejběžnější je tzv. zpožděný režim – hlavní a zpožděná ČZ po průběhu se posouváme nezávisle na čase volbou ÚSB

26 ELM VI2 Měřicí přístroje26 Dvojitá časová základna II. 1. – průběh zobrazení pomocí hlavní ČZ 2. – průběh signálu hlavní ČZ 3. – průběh signálu zpožděné ČZ  čas t 0 řízen úrovní spouštění ČZB 4. – modulace jasu – součet u modA a u modB 5. – průběh zákmitu (t B ) při funkci “delay“

27 ELM VI2 Měřicí přístroje27 Digitální osciloskop Měřený (snímaný) signál je digitalizován snímáno v ekvidistantních časových okamžicích ukládání do rychlé číslicové paměti vyjmutí z paměti  zobraz., další využití (pam.médium,stand.rozhr.) Charakteristické parametry a veličiny šířka pásma, nap.citlivost, přesnost,počet kanálů atd.(jako u analog. osc.) vzorkovací frekvence vertikální rozlišovací schopnost (počet bitů ADP) velikost paměti rychlost obnovování průběhů na displeji standard. rozhraní apod.

28 ELM VI2 Měřicí přístroje28 Digitální osciloskop nejstarší DO – číslicová paměť dynam. dějů s analog.osc.na výstupu –je-li zde ČZ analog.osciloskopu – lze přepínat analog. a dig. režim využívá se “FIFO“ paměť –paměť je neustále plněna vzorky, obsah kontinuelně přepisován –po naplnění – jako první se přepíše první zapsaný vzorek současné osciloskopy – mikropočítač zpracovává digitaliz. signál –některé osc. - jen jeden ADP pro všechny kanály – časový multiplex (jako CHOP mode u analog.osc.)

29 ELM VI2 Měřicí přístroje29 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“

30 ELM VI2 Měřicí přístroje30 Digitální osciloskop bez multiplexu

31 ELM VI2 Měřicí přístroje31 Dig. osciloskop s multiplexem

32 ELM VI2 Měřicí přístroje32 Vzorkování v reálném čase (RTS) Musí být splněna podmínka vzorkování (vzorkovací věta) f s ≥ f m, kde f s je vzorkovací kmitočet, f m je kmitočet nejvyšší obsažené harmonické složky –klas. vzorkování v ekvidistantních čas. intervalech - vzorkovací interval  vzork. frekvence f s ~ 4÷10 f h max –jediný spouštěcí impuls  blok vzorků ve všech kanálech –umožňuje pretriggering –jediný typ vzorkování jednorázových přechodových dějů –výhodné – velká vzorkovací rychlost a velká hloubka (délka) paměti

33 ELM VI2 Měřicí přístroje33 Sekvenční vzorkování v ekvivalentním čase (SRS) převzato z analogových vzorkovacích osciloskopů jen pro periodické průběhy z každé periody jen 1 vzorek (spoušť. pulsem), poloha dalšího vzorku se oproti začátku periody posunuje o Δt (časovacím obvodem) ekvivalentní vzorkovací frekv.je pak mnohem vyšší než skutečná f se = 1 / Δt oproti RTS : + větší f se – lze zachytit více detailů - pomalejší sestavení průběhu, neumožňuje pretriggering

34 ELM VI2 Měřicí přístroje34 Náhodné vzorkování v ekvivalentním čase (RRS) pouze pro periodické průběhy umožňuje pretrigger, rychlejší sestavení obrazu než SRS po příchodu každého spouštěcího pulsu je signál ovzorkován max. vzork. frekvencí generátor vzorkovacího signálu není synchronizovaný se spouštěcím impulsem, prodleva se mění pro jednotlivé sady ekvidistantních vzorků (sada1,2,3,…)

35 ELM VI2 Měřicí přístroje35 Pasivní sonda k osciloskopu Z vst osciloskopu bývá 1 MΩ a paralelní C vst bývá 30 pF –v nižších kmitočtech – chování jako R –u vyšších kmit. kapacita ovlivňuje průběh hrot snímající vstupní signál – ovlivňuje měřený obvod sonda musí být správně vykompenzovaná A B C Kompenzace sondy (1kHz) A – málo kompenzovaná (C 1 příliš malé) B – vykompenzovaná správně C – překompenzovaná, C 1 moc velké) C 1 R 1 =(C i +C K )R i

36 ELM VI2 Měřicí přístroje36 Děkuji za pozornost Kontakt: Bc. David FURKA


Stáhnout ppt "ELM VI2 Měřicí přístroje1 Elektrická měření 10 VI2 – 3. sem. Měřicí přístroje seznámení s přístroji měřícími zákl. el. veličiny: – ampérmetr – voltmetr."

Podobné prezentace


Reklamy Google