6. MĚŘENÍ PROUDU A NAPĚTÍ

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "6. MĚŘENÍ PROUDU A NAPĚTÍ"

Stanislava Janečková
před 8 lety
Počet zobrazení:

1 6. MĚŘEÍ PROUDU A APĚTÍ Etalony napětí, referenční a kalibrační zdroje (včetně principu pulsně-šířkové modulace) Měření stejnosměrného napětí: přehled možností s ohledem na velikost měřeného napětí, princip kompenzační metody (kde se využívá), měření velmi malých napětí, vliv vstupní napěťové nesymetrie skutečného OZ, automaticky nulovaný zesilovač, modulační zesilovač (principy), měření teploty termočlánky Měření stejnosměrného proudu: přehled možností s ohledem na velikost měřeného proudu, metody pro měření velkých proudů Měření střídavého napětí a proudu: přehled použitelných přístrojů a metod měření X38EMA P6 1

skutečného OZ, automaticky nulovaný zesilovač, modulační zesilovač (principy), měření teploty termočlánky Měření stejnosměrného proudu: přehled možností s

2 Etalony, referenční a kalibrační zdroje Základní jednotkou SI elektrický proud realizace: proudové váhy (primární etalonáž) Sekundární etalony etalony napětí (U=IR) Westonův etalonový článek (známá teplotní závislost napětí, velký R i, nesnáší otřesy) Josephsonův jev U = nf 0 h 2e supravodivý drát s hrotem I 2e h = 483,59790 THz/V supravodivé pásky U U Teplotně kompenzované zenerovy diody (definovaný proud + termostat) Referenční zdroje integrované obvody teplotně kompenzovaná Zenerova dioda + R 3 U r = U ZD (R 1 +R 2 ) / R 1 R 2 U r R 1 X38EMA P6 2

nf 0 h 2e supravodivý drát s hrotem I 2e h = 483,59790 THz/V supravodivé pásky U U Teplotně kompenzované zenerovy diody (definovaný proud

3 apěťové kalibrátory (přesné Č/A převodníky s šířkovou modulací) ZR KO U r f SO ŘO u DP T A U O U O t U r U T A 0 kde = U = r X f T T, A = U T = r X f X T X = číslo, které převádíme na napětí = rozsah převodníku X38EMA P6 3

4 Měření stejnosměrného napětí 10 mv 1000 V magnetoelektrické voltmetry, R i = 1 50 kω/v R i > 10 MΩ/V měřicí stejnosměrně vázané zesilovače 10 mv 1 V měřicí stejnosměrně vázané zesilovače, 0,1 mv 10 mv automaticky nulované zesilovače < 1 mv modulační zesilovače > 1000 V děliče napětí viz. přednáška č. 3 nutno uvažovat i vliv vstupní napěťové nesymetrie na výstupu A/Č převodník (IO pro ČV typicky 200mV, 10 MΩ/V) nebo magnetoelektrický systém Princip kompenzační metody I IV IV U X = U k I IV = 0 R vst = U X U k Použití - kompenzační AČ převodníky - kompenzační zapisovače X38EMA P6 4

5 Automaticky nulovaný zesilovač _ + B A + + HZ PZ B C B B A HZ - hlavní zesilovač PZ - pomocný zesilovač Poloha A: PZ je nulován zpětnou vazbou, nulovací napětí je zapamatováno na C A Poloha B: PZ kompenzován napětím z C A, vstupní offset HZ je zesílen PZ a přiveden na kompenzační vstup HZ tím je kompenzován offset HZ. A C A X38EMA P6 5

zapamatováno na C A Poloha B: PZ kompenzován napětím z C A, vstupní offset HZ je

6 Modulační zesilovač f R F u u 4 u 1 u 2 u 3 u x C u 4 F C C ~ u x u 1 u 2 t t t u 3 X38EMA P6 6

7 U Měření teploty termočlánky Cu Cu SPOJOVACÍ VEDEÍ U = α 12 (ϑ 1 -ϑ s ); α 12 = termoelektrický koeficient (VK -1 ) A ϑ S B PRODLUŽOVACÍ VEDEÍ ϑ s = teplota studeného (srovnávacího) konce. (lze stanovit měřením nebo kompenzovat kompenzační krabicí ) ϑ 1 ϑ M1 Izotermální svorkovnice Kompenzační krabice ϑ M2 ϑ Mn ϑ S MĚŘICÍ MODUL S MULTI- PLEXEREM, A / Č PŘEVOD- ÍKEM A PROCE- SOREM U P ϑ S R Cu U S R U ϑ R R U V SEZOR TEPLOTY X38EMA P6 7 ϑ 1

(lze stanovit měřením nebo kompenzovat kompenzační krabicí ) ϑ 1 ϑ M1 Izotermální svorkovnice Kompenzační

8 Měření stejnosměrného proudu 10 µa 1000 A bočník + předzesilovač + A-Č převodník; bočník + magnetoelektrický systém u ručkových přístrojů (úbytky typicky mv na plný rozsah) < 10 ma bez úbytku napětí převodník proud - napětí s OZ (viz. přednáška 3, nutno uvažovat i vstupní klidové proudy) < 10 µa obvykle měření úbytku napětí na vysokoohmovém odporu mikrovoltmetrem >1000 A neúměrné výkonové ztráty na bočníku používají se magnetické senzory: I x I 2 = 1 I1 2 I 2 1 = 1; 2 = ; I X = I 1 ; I 2 = U 2 /R + Hallovy sondy R U 2 U = R I x 2 X38EMA P66 8

přednáška 3, nutno uvažovat i vstupní klidové proudy) < 10 µa obvykle měření úbytku napětí na vysokoohmovém odporu mikrovoltmetrem >1000 A

9 Měření střídavého napětí 1. Měření střední hodnoty, cejchováno v efektivní hodnotě pro sinusový průběh - číslicové multimetry nižší třídy (od cca 10 mv, do cca 100 khz) - magnetoelektrický s usměrňovačem V (50 Hz 5 khz) VSTUPÍ DĚLIČ! STŘÍDAVÝ ZESILOVAČ OPERAČÍ USMĚRŇOVAČ FILTR+AČP < 1 mv - lock-in zesilovač (viz. řízený usměrňovač přednáška 3) - selektivní mikrovoltmetr (je třeba měřit jen požadovanou frekvenci). X38EMA P6 9

třídy (od cca 10 mv, do cca 100 khz) - magnetoelektrický s usměrňovačem 2 1000 V (50 Hz 5 khz) VSTUPÍ DĚLIČ!

10 2. Měření efektivní hodnoty - elektromagnetický (feromagnetický), V!!POZOR!! frekvenční omezení - magnetoelektrický s termočlánkem - číslicové multimetry střídavé rozsahy označené RMS nebo True RMS - vzorkovací metody číslicové zpracování signálu pro schodovitou aproximaci U kde = počet vzorků za periodu ef = 1 2 u i i= 1 X38EMA P6 10

střídavé rozsahy označené RMS nebo True RMS - vzorkovací metody číslicové zpracování

11 3. Měření VF napětí VF sonda STEJOSMĚRÝ ZESILOVAČ AČP měří maximální hodnotu, cejchováno v efektivní hodnotě pro sinusový průběh VF selektivní voltmetr - zpravidla využívají heterodynní princip. PŘEDZE- SILOVAČ SMĚ- ŠOVAČ MF ZESIL. OPERAČÍ USMĚRŇOVAČ FILTR + AČP OSCI- LÁTOR f 0 mf X38EMA P6 11

voltmetr - zpravidla využívají heterodynní princip.

12 Měření střídavého proudu 1. Měření střední hodnoty, cejchováno v efektivní hodnotě pro sinusový průběh číslicové multimetry nižší třídy jednotky ma jednotky A (50 Hz jednotky khz) magnetoelektrický s usměrňovačem jednotky ma jednotky A (50 Hz jednotky khz) 2. Měření efektivní hodnoty číslicové multimetry střední/vyšší třídy s převodníky efektivní hodnoty viz 3. přednáška - (50 Hz jednotky/desítky khz) stř. rozsah označen RMS elektromagnetický (feromagnetický), V - frekvenční omezení stovky Hz Pro vyšší kmitočty (do stovek khz) se používá bezindukční (koaxiální) bočník: trubka a čela z vodivého materiálu I x U B vrstva z odporového materiálu keramická trubka Měření proudu s galvanickým oddělením Převodníky s Hallovou sondou (viz. stejnosměrná měření) Měřicí transformátory proudu X38EMA P6 12

jednotky A (50 Hz jednotky khz) 2. Měření efektivní hodnoty číslicové multimetry střední/vyšší třídy s převodníky efektivní hodnoty viz 3. přednáška - (50 Hz jednotky/desítky khz) stř.

Podobné dokumenty

5. MĚŘENÍ FÁZOVÉHO ROZDÍLU, MĚŘENÍ PROUDU A NAPĚTÍ

5. MĚŘENÍ FÁZOVÉHO ROZDÍLU, MĚŘENÍ PROUDU A NAPĚTÍ 5. MĚŘEÍ FÁZOVÉHO ROZDÍLU, MĚŘEÍ PROUDU A APĚÍ měření fázového rozdílu osciloskopem a číačem, další možnosi měření ϕ (přehled) měření proudu a napěí: ealony, referenční a kalibrační zdroje (včeně principu