ANALOGOVÉ MĚŘICÍ SYSTÉMY Bc. David FURKA obecný princip elektromechanických vychylovacích systémů (momenty sil, ustálená výchylka…) magnetoelektrický systém elektromagnetický systém elektrodynamický systém ferodynamický systém indukční systém zvětšování rozsahu Ametru a Vmetru použití termočlánku Analogové měř. systémy ELM 10 - VOŠ Varnsdorf

Elektromechanické měř. systémy měřená veličina X  síla F,moment Mp  výchylka pohybl.části  ustálená výchylka Pohybový moment Mp - vyvolán měřenou veličinou, záv. na velikosti X Mp = f (X) [Nm] f(X) = kp X (pro Mp1) nebo f(X)=kp X2 (pro Mp2) Direktivní moment Md – vyvolán pružinou nebo závěsem, závisí na výchylce β Md = - kd β [Nm;Nm/rad,rad] zjednodušená rovnice pro výchylku : Mp + Md = 0  βu = f1(X) přesnější vyjádření: Mp + Md + MJ + Mb = 0 Analogové měř. systémy ELM 10 - VOŠ Varnsdorf

Magnetoelektrická soustava měří: DC U, DC I, AC U, AC I Al válec souose ve válcové mezeře mezi PN měřicí otočná cívka navinuta na Al rámečku přívody přes spirál. pružiny (zároveň zdroj Md) elektromagnetické tlumení – brždění (Lenzův zákon) změna rozsahu bočníkem nebo předřadníkem nad 20 Hz měří střední hodnotu průběhu  střídavé veličiny – MP s usměrňovačem nebo termočlánkem Mp = 2 N (B I l) r = kp I Md = kd β Analogové měř. systémy ELM 10 - VOŠ Varnsdorf

Magel. soustava s usměrňovačem Grätzův můstek s germaniovými usm. diodami (Up ≈ 0,3 V) nejnižší rozsah (2,4 V) mívá nelineární stupnici (nelineární odpor diod) pro frekvence od 20 Hz do 10 kHz (dle rozsahu a MP) měří střední hodnotu usm. signálu  stupnice cejchována v ef. hod.  platí jen pro harmonické průběhy (převodní vztah pro ef. hodnotu) pro harmonický průběh kt = 1,1107 pro měření jiných průběhů  hodnotu na stupnici vydělit 1,1107  Ustř Analogové měř. systémy ELM 10 - VOŠ Varnsdorf

Elektromagnetická soustava měří: AC U, AC I (50 Hz) měří efektivní hodnotu mag.pole cívky působí na feromag.poh.segment cívka magnetuje oba segmenty souhlasně  odpuzování  Mp Md – pružiny, vlákna vzduchové tlumení - křidélko stupnice nelineární změna rozsahu I - přep.sekcí cívky nebo odboček změna rozsahu U - zařazením předřadníku (manganin) slabé magnetické pole – citlivé na rušení F = f(B2)  Mp = G(β)I2 Elmag ampérmetry rozsahy 1 mA až 200 A Elmag voltmetry rozsahy 15 V až 600 V Analogové měř. systémy ELM 10 - VOŠ Varnsdorf

Elektrodynamická a ferodynamická soustava měří el.výkon (P,Q), proud, napětí – použ.  Wmetry 2 cívky - pevná (PC) - v sérii se Z a otočná (NC) - paralelně k Z v sérii s NC je Rp  nap.rozsah vzduchový systém – eldyn, feromag. systém – ferodynam. soustava Md – dán pružinami Mp = f(β) I1 I2 Mpharm = f(β) I1 I2 cos φ Analogové měř. systémy ELM 10 - VOŠ Varnsdorf

Indukční soustava Al kotouček – otočně uložen v mezeře elektromagnetů vířivé proudy v kotoučku  pohybový moment interakce proudu indukovaného jedním z el.magnetů a pole druhého el.magnetu vyvolá moment DC I – neměří direkt. pružiny nejsou rovnováha Mb~Mp velké chyby při neharmonických průbězích Indukční elektroměr Analogové měř. systémy ELM 10 - VOŠ Varnsdorf

Termoelektrický měnič – používán větš. s magnetoelektr. MP Termočlánek Termoelektrický měnič – používán větš. s magnetoelektr. MP 2 vodiče z různých kovů teplý konec termočlánku () – spoj vodičů studený konec termočlánku (0) – volné konce vodičů stříd. proud ohřívá teplý konec  Δ na vodičích vyvolá Ut pro proudy 101 mA do 101 A o frekvenci do 100 MHz nelineární stupnice pro větší citlivost sériově (galvanicky odděleny) Analogové měř. systémy ELM 10 - VOŠ Varnsdorf

Zvětšení rozsahu voltmetru předřadníkem sériově zapojený rezistor přesné velikosti velikost předřadníku třírozsahový voltmetr Z Ohmova zákona: Analogové měř. systémy ELM 10 - VOŠ Varnsdorf

Zvětšení rozsahu ampérmetru bočníkem rezistor přesné velikosti zapojený paralelně k ampérmetru odvádí proud převyšující měřicí rozsah přístroje Ukázky výpočtu spočítat ztrátový výkon bočníku pro větší proudy externí bočník, MTP (AC) __________________________________________________________________ Analogové měř. systémy ELM 10 - VOŠ Varnsdorf

Vícerozsahové ampérmetry Ayrtonův bočník stejný vnitřní odpor nehrozí přetížení MP principielně lze použít riziko přetížení (i zničení) MP v praxi se nepoužívá Výpočet Ayrton. bočníku vycházíme z rovnice pro obecný bočník řešením soustavy rovnic jsou bočníkové rezistory R1, R2 a R3  Analogové měř. systémy ELM 10 - VOŠ Varnsdorf