Analógové meracie prístroje: princípy, konštrukcia a rozšírenie rozsahu

ANALÓGOVÉ MERACIE PRÍSTROJE

Analógové meracie prístroje sú elektromechanické zariadenia využívajúce magnetické, tepelné a dynamické účinky prúdu na určenie veličín.

Rozdelenie meracích prístrojov (MP)

• analógové
• elektronické
• číslicové

Blokové zapojenie

snímač → zobrazovacie zariadenie → registračné zariadenie

Zobrazovacie zariadenie

• ručička
• stupnica

Tlmenie

Tlmiace zariadenie – hrotové uloženie.

MAGNETOELEKTRICKÝ MERACÍ SYSTÉM (MS)

Princíp: sila pôsobiaca na vodič v magnetickom poli pri jednosmernom prúde.

• F = B·l·I
• F = N·B·l·I
• M = k·I

B – magnetická indukcia, l – dĺžka vodiča, I – prúd.

Konštrukcia

• permanentný magnet
• cievka
• valec z nemagnetického materiálu
• ručička
• stupnica
• direkčná pružina

Vlastnosti

• Meria jednosmerné veličiny (µA–kA, mV–kV)
• lineárna stupnica
• malá spotreba
• citlivosť na mechanické poškodenie

ELEKTROMAGNETICKÝ MERACÍ SYSTÉM (MS)

Princíp: magnetické pole cievky pôsobí na feromagnetické teleso, ktorým prechádza prúd.

• M = k·I²

Konštrukcia

• cievka (kruhová/valcová)
• pevné feromagnetické teleso
• pohyblivé feromagnetické teleso
• ručička
• stupnica

ELEKTRODYNAMICKÉ MERACIE PRÍSTROJE (MP)

Princíp: interakcia magnetických polí pevnej a pohyblivej cievky (prechádzajú prúdy I₁ a I₂).

• pevná cievka – prúdová
• pohyblivá cievka – napäťová
• M = k·I₁·I₂
• Zapojenie ako wattmeter

Výkon

• M ∼ α
• M = k·U·I·cosφ

ZMENA ROZSAHU

• V-meter: predradník (sériový odpor)
• A-meter: bočník (paralelný odpor)

ROZŠÍRENIE ROZSAHU VOLTMETRA

Použitie sériového odporu:

• Ip = Iv
• Up/Rp = Uv/Rv
• Rp = Rv·(m−1)
• m = U/Un

Príklad: m = 50/10 = 5 → Rp = 1 kΩ·(5−1) = 4 kΩ

ROZŠÍRENIE ROZSAHU AMPÉRMETRA

Použitie paralelného odporu (bočníka):

• Ub = Ua
• Ib·Rb = Ia·Ra
• (I−Ia)·Rb = Ia·Ra
• Rb = Ra·Ia/(I−Ia)
• Rb = Ra·(1/(m−1))
• m = I/Ia