Elektryczne przyrządy pomiarowe (omomierz, amperomierz, woltomierz)

Każdy hobbysta, student elektrotechniki, elektroniki czy pokrewnych dziedzin marzy o posiadaniu własnych przyrządów pomiarowych. W niektórych przypadkach stażyści nabywają bardzo słabą jakość instrumentów, które zamiast pomagać im w nauce, komplikują błędy lub pokazują fałszywe pomiary.  

W innych przypadkach praktykanci nabywają instrumenty bardzo wysokiej jakości, ale nie mając doświadczenia, wykonują niewłaściwe połączenia, co skutkuje niedopasowaniem lub awarią instrumentu. W tym artykule pokażemy jego prawidłowe użycie, zastosowania i sprawdzimy jego kalibrację.

Co to są elektryczne przyrządy pomiarowe?

Aby przeprowadzić badanie sygnałów elektrycznych, musimy je zmierzyć i oczywiście zarejestrować. Dla każdego, kto chce analizować te zjawiska, bardzo ważne jest posiadanie niezawodnych elektrycznych przyrządów pomiarowych.
Pomiary dokonywane są na podstawie parametrów elektrycznych, zgodnie z ich właściwościami, takimi jak ciśnienie, przepływ, siła czy temperatura. W tym artykule poświęcimy się badaniu przyrządów pomiarowych pod kątem najczęściej występujących podstawowych parametrów, takich jak:

• Omomierz.
• Amperomierz.
• Woltomierz.

Co to jest omomierz?

Jest to przyrząd do pomiaru oporu elektrycznego. Używając związek między różnicą potencjałów (napięcie) a natężeniem prądu elektrycznego (amperów) opracowanym zgodnie z prawem Ohma.

By the way, możesz być zainteresowany później Co mówi prawo Ohma i jego tajemnice?

Omomierz analogowy:

Wykorzystuje galwanometr, który jest miernikiem prądu elektrycznego. Działa to jak przetwornik, odbierając prąd elektryczny o stałym napięciu, powodując zmiany we wskazówce, która wskazuje pomiar poprzez zależność obliczoną przez Prawo Ohma. (Zobacz artykuł o prawie Ohma). Zegarek Rysunek 2

Cyfrowy omomierz:

W takim przypadku nie używasz galwanometru, zamiast tego użyj związek z dzielnikiem napięcia (zależnym od skali) i akwizycją sygnału (analogowo / cyfrowo) przyjmującą wartość rezystancji przez Stosunek prawny Ohma. Zobacz rysunek 3

Podłączenie omomierza:

Omomierz jest podłączony równolegle do obciążenia (patrz rysunek 4), zaleca się, aby końcówka przyrządu znajdowała się w optymalnych warunkach (Zasiarczone lub brudne końcówki powodują błąd pomiaru). Należy podkreślić, że zasilanie różnicy potencjałów jest realizowane przez wewnętrzną baterię przyrządu.

Kroki do wykonania prawidłowego pomiaru za pomocą elektrycznych przyrządów pomiarowych:

Zalecamy podjęcie następujących kroków, aby uzyskać lepsze wyniki pomiarów:

Kalibracja i kontrola przewodu testowego:

W przyrządach analogowych obowiązkiem było wykonanie kalibracji i sprawdzenie końcówek, ale w przyrządach cyfrowych jest to teoretycznie automatyczne, istnieją czynniki, które ta kalibracja może zamiast automatyzować (jeśli wszystko jest niepoprawne) powodować niedopasowanie lub błąd w pomiarach. Zalecamy przeprowadzanie za każdym razem, gdy potrzebujemy pomiaru, weryfikację kalibracji przyrządu:

Sprawdź wskazówki:

Ten krok jest bardzo prosty, ale elementarny, aby uzyskać odczyty z niższym marginesem błędu (zalecamy robienie tego często), polegają jedynie na połączeniu końcówek instrumentu wymuszającym pomiar +/- 0 Ω, jak pokazano na rysunku 5

Należy podkreślić, że uzyskanie w rezultacie tego Kalibracja 0 Ω jest idealnanależy pamiętać, że końcówki pomiarowe wykorzystują kable miedziane (teoretycznie doskonałe przewodniki), ale w praktyce wszystkie przewodniki, podobnie jak końcówki, mają pewną rezystancję (zwykle są wykonane ze stali nierdzewnej, profesjonalne wykonane są z miedzi ze srebrem kąpieli), jednak nie uzasadniają one wyniku większego niż 0.2 Ω +/- procent (%) dokładności odczytu przyrządu.
Aby nadać wysoką wartość, zalecamy: wyczyść końcówki, sprawdź kalibrację przyrządu i najbardziej krytyczny punkt, stan baterii przyrządu.

Kontrola kalibracji przyrządu:

Do tego testu zalecamy posiadanie standardu, na przykład rezystora 100 Ω z tolerancją nie większą niż +/- 1% innymi słowy:
R Max = 100 Ω + (100 Ω x 0.01) = 101 Ω
R min = 100 Ω - (100 Ω x 0.01) = 99 Ω
Teraz, jeśli w tym miejscu dodamy błąd odczytu przyrządu (zależy to od marki i jakości omomierza), zwykle przyrząd cyfrowy Fluke model 117 na automatycznej skali zakresu (0 - 6 M Ω) wynosi +/- 0.9% [ 2], więc możemy mieć następujący zakres miar:
R Max = 101 Ω + (101 Ω x 0.009) = 101,9 Ω
R min = 99 Ω - (99 Ω x 0.009) = 98,1 Ω
Oczywiście wynik ten jest względny, ponieważ warunki środowiskowe (bardzo ważny punkt przy kalibracji wzorcami) i błąd zerowy nie zostały uwzględnione, ale mimo tych wszystkich czynników musimy mieć przybliżoną wartość do normy.
Jeśli nie używasz przyrządu z automatyczną skalą, zaleca się umieszczenie go w zakresie pomiarowym najbliższym standardowi.

Na rysunku 6 widzimy 2 multimetry (jest to instrument typu „wszystko w jednym”), w tym przypadku fluke 117 ma automatyczne ustawianie zakresu, a UNI-T UT38C należy wybrać skalę najbliższą wzorowi. Na przykład multimetr marki UNI-T model UT-39c [3] do tego sprawdzenia jest zalecany 200 Ω

Środki ostrożności podczas używania omomierza jako elektrycznego przyrządu pomiarowego:

W celu prawidłowego korzystania z tego przyrządu pomiarowego zalecamy następujące punkty:

1. Aby wykonać pomiary omomierzem należy odłączyć zasilanie.
2. Jak już opisano w poprzednim punkcie, przed pomiarem należy przeprowadzić kontrolę przewodów pomiarowych i kalibrację.
3. Aby uzyskać poprawny pomiar, zaleca się odłączenie przynajmniej jednego zacisku rezystancji lub elementu, unikając w ten sposób równoległej impedancji.

Może Cię zainteresować: Siła prawa Watta

Co to jest amperomierz?

Amperomierz służy do pomiaru natężenia prądów elektrycznych w gałęzi lub węźle obwodu elektrycznego.

Amperomierz analogowy:

Amperomierze mają wewnętrzną rezystancję zwaną bocznikiem (RS), generalnie jest ona poniżej 1 oma o wysokiej precyzji, ma to na celu zmniejszenie natężenia prądu elektrycznego w węźle łączącym się równolegle z galwanometrem. Patrz rysunek 7.

Cyfrowy amperomierz:

Podobnie jak amperomierz równoległy wykorzystuje rezystancję bocznikową proporcjonalną do skali, ale zamiast galwanometru przeprowadza się akwizycję sygnału (analogowo / cyfrowo), generalnie używa filtrów dolnoprzepustowych, aby uniknąć szumów.

Kroki do przeprowadzenia prawidłowego pomiaru amperomierzem jako elektrycznym przyrządem pomiarowym:

• Amperomierz podłącza się szeregowo (za pomocą zworki) do obciążenia, jak pokazano na rysunku 9

• Wskazane jest wykonanie połączeń przy wyłączonym zasilaniu poprzez ustawienie amperomierza na skali Maximum i opuszczanie skali aż do osiągnięcia zalecanej skali.
• Zawsze zaleca się sprawdzenie stanu baterii i bezpieczników przed podjęciem jakichkolwiek działań.

Środki ostrożności podczas używania amperomierza jako elektrycznego przyrządu pomiarowego:

• Ważne jest, aby pamiętać, że amperomierz zależy równolegle od rezystancji bocznika, innymi słowy, impedancja wewnętrzna teoretycznie ma tendencję do 0 Ω (w praktyce będzie zależała od skali), ale zwykle jest mniejsza niż 1 Ω, więc nigdy nie należy go podłączać RÓWNOLEGLE.
• Bardzo ważne jest, aby sprawdzić bezpiecznik ochronny i nigdy nie ustawiać wartości wyższej niż zalecana.

Co to jest woltomierz?

El Woltomierz Jest to przyrząd używany do pomiaru różnicy potencjałów między dwoma punktami w obwodzie elektrycznym.

Woltomierz analogowy:

Składa się z galwanometru z rezystancją szeregową, której wartość będzie zależała od wybranej skali, patrz rysunek 10

Woltomierz cyfrowy:

Woltomierz cyfrowy działa na tej samej zasadzie, co woltomierz analogowy, z tą różnicą, że galwanometr jest zastąpiony rezystancją, dzięki czemu obwód dzielnika napięcia jest proporcjonalny.

Podłączenie woltomierza:

Woltomierze mają w teorii wysoką impedancję, w praktyce są nieskończone, mają średnio 1M Ω (oczywiście zmienia się w zależności od skali), ich połączenie jest równoległe, jak pokazano na rysunku 12

Kroki, aby wykonać prawidłowy pomiar za pomocą woltomierza jako elektrycznego przyrządu pomiarowego:

A. Zawsze umieszczaj woltomierz na najwyższej skali (dla ochrony) i stopniowo niżej, do najbliższej skali, wyższej niż pomiar.
B. Zawsze sprawdzaj stan baterii przyrządu (przy rozładowanej baterii powoduje to błędy pomiaru).
C. Sprawdź polaryzację przewodów pomiarowych, zaleca się przestrzeganie koloru przewodów pomiarowych (+ Czerwony) (- Czarny).
D. W przypadku ujemnego wyniku zaleca się przymocowanie go do (-) lub uziemienia obwodu i zmianę przewodu pomiarowego (+).
E. Sprawdź, czy wymagany pomiar napięcia to DC (prąd stały) czy AC (prąd przemienny).

Środki ostrożności podczas używania woltomierza jako elektrycznego narzędzia pomiarowego:

Woltomierze generalnie mają stosunkowo dużą skalę (600 V - 1000 V) zawsze rozpoczynają odczyt na tej skali (AC / DC).
Pamiętamy, że pomiary są równoległe (szeregowo spowodowałoby to przerwanie obwodu) zobacz temat prawa Ohma.

Końcowe zalecenia dotyczące elektrycznych przyrządów pomiarowych

Dla każdego pasjonata, studenta czy technika elektronika, elektryka niezbędna jest umiejętność obsługi przyrządów pomiarowych, ich kalibracja jest niezbędna do przeprowadzenia diagnostyki i oceny technicznej. W przypadku korzystania z multimetru jak zwykle sprawdź kalibrację omomierzaponieważ w tych przyrządach (wszystko w jednym) wszystkie parametry są jakoś ze sobą połączone (m.in. bateria, końcówki, amperomierze i woltomierz do pomiaru zmiennych rezystancyjnych).

Użycie wzorca testowego dla elektrycznych przyrządów pomiarowych Omomierz, Amperomierz i Woltomierz jest konieczne do wykonywania tego w sposób ciągły ze względu na nasze doświadczenie, że tego nie robimy i niestety posiadanie przyrządu poza skalą może dać nam fałszywe sygnały awarii lub błędów odczytu.

Mamy nadzieję, że ten artykuł wprowadzający do tematu będzie pomocny, czekamy na Wasze uwagi i wątpliwości.