Лабораторна робота №
Повiрка цифрових та аналогових омметрiв
5.1 Мета роботи
Ознайомлення з принципом дiї та будовою цифрових та аналогових омметрiв, з методикою та правилами їх повiрки. Отримання практики у застосуваннi i повiрцi омметрiв рiзних систем та конструкцiй.
5.2 Програма роботи
У процесі підготовки до заняття студенту потрібно ознайомитись з методикою повірки омметрів згідно ГОСТ 9.366 – 79. Здійснити повірку аналогового омметра типу М218. Здійснити повірку цифрових універсальних омметрів типу В7 – 20 та В7 – 16А. Здійснити обробку результатів повірки і зробити висновки по роботі.
5.3 Теоретичні відомості
5.3.1 Будова аналогових омметрів
Омметрами називають прилади прямої дії, які служать для безпосереднього вимірювання активних опорів. По принципу дії вони поділяються на три групи: 1) однорамочні з магнітоелектричним вимірювальним механізмом і механічним протидіїючим моментом; 2) двохрамочні з магнітоелектричним логометром; 3) електронні (цифрові) омметри. Аналогові омметри, як правило, виготовляються з двома схемами вимірювальних механізмів: послідовною і паралельною. В якості вимірювального механізму в однорамочних омметрах використовують мікроамперметр, шкала якого прокалібрувана в омах. У двохрамочних омметрах використовується логометр. Перевага двохрамочних омметрів у тому, що їх покази не залежать від напруги джерела живлення. Принципові схеми аналогових омметрів приведенні на рисунку 5.1.
Послідовні схеми включення вимірювального опору Rх використовуються для вимірювання середніх і великих опорів, а паралельне – для вимірювання середніх і малих. Перехід від одної схеми до другої здійснюється перемикачем діапазонів. Як видно з рисунка 5.1 "а", в однорамковому омметрі з послідовною схемою через вимірювальний механізм протікає струм
, | (5.1)
де Uв - напруга джерела живлення, ru - опір вимірювального механізму, Rg - додатковий опір, Rx - вимірюваний опір. Rg включається в схему з метою обмеження струму і регулювання напруги живлення. При Rx=0 значення струму Iu буде максимальне, а при Rx= струм рівний нулю.
Кут повороту рухомої рамки вимірювального механізму пропорційний струму, що протікає через рамку
, | (5.2)
Підставляючи значення струму в формулу (5.1), отримаємо
, | (5.3)
де СІ - коефіцієнт пропорціональності. При постійному відношенні Uв/СІ кут повороту залежить тільки від значення Rx, що дозволяє прокалібрувати шкалу омметра в омах. Однак напруга Uв живлячої батареї не є незмінною. Для того, щоб виключити похибку, викликану вимірюванням напруги батареї, омметр оснащений спеціальним пристроєм (змінним або магнітним шунтом), дозволяючим встановлювати відношення Uв /Сі .
Умовні позначення: Б - джерело живлення,
К - кнопка,
Rg - додатковий опір,
Ru і Iu - опір і струм в рамці установки,
R0 i I0 - опір і струм кола вимикаючої рамки,
Rх - вимірюваний опір.
Рисунок 5.1 – Принципові схеми аналогових омметрів
а - однорамковий з послідовною схемою,
б - однорамковий з паралельною схемою,
в - двохрамковий з послідовною схемою,
г - двохрамковий з паралельною схемою.
Для цього замикають кнопку К, виключаючи із вимірювального кола опір Rх, і поворотом ручки регулюючого механізма встановити стрілку омметра на нульову поділку. Ця операція повинна проводитись перед кожним вимірюванням. Джерелом похибки в схемі "а" служить опір ru, вплив якого замітно позначиться при вимірюванні малих опорів. Щоб уникнути цієї похибки при вимірюваннях малих опорів, використовують паралельну схему включення (рисунок 5.1"б"). У цьому випадку струм, що протікає через вимірювальний механізм
, | (5.4)
, | (5.5)
І - загальний струм в вимірювальному колі омметра
, | (5.6)
Кут повороту рухомої рамки, як і в першому випадку, =IA/CX і шкала може бути прокалібрована в омах, але регулювання відношення Uв/СІ проводиться відносно поділки із знаком .
Двохрамкові омметри з логометричним вимірювальним механізмом не залежать від нестабільності напруги джерела живлення, так як кут повороту рухомої рамки логометра - залежить тільки від відношення струмів, що протікають через рамки
, | (5.7)
В свою чергу
, | (5.8)
, | (5.9)
Таким чином, для схеми 5.1 "в"
, | (5.10)
а для схеми 5.1 “г”
, | (5.11)
Живлення логометрів може здійснюватись, як від батареї, так і від сітки змінного струму через трансформатор і випрямляч. Незалежність показів двохрамочних омметрів від напруги живлення використвується для створення логометрів, що потребують порівняно великі напруги живлення, які звичайно виробляються магнітоелектричними ручними генераторами постійного струму, встроєними в прилад.
Широке застосування знаходить омметр-логометр типу М218, який має вісім меж вимірювання, що дозволяє з його допомогою вимірювати опір від 0,1 Ом до 10 МОм. Живлення приладу здійснюється від мережі змінного струму. Прилад має послідовну і паралельну схеми вимірювання. Якщо вимірюваний опір більше 100 Ом, то включають послідовну схему, і відлік ведеться по чорній шкалі з білими затискачами, а якщо Rx меньше 100 Ом, то включають паралельну схему і користуються червоною шкалою і червоними затискачами.
5.3.2 Будова цифрових омметрів
Цифрові омметри, як правило, будуються на базі цифрових вольтметрів (мультиметри) або цифрових мостів постійного струму. В основу принципу роботи мультиметрів покладений компенсаційний метод вимірювання, при якому невідома напруга Ux порівнюється з еталонною Uе (компенсуючою). При цьому цифрове вимірювання невідомого опору Rх здійснюється шляхом його перетворення в напругу, частоту або інтервал часу. В омметрах з використанням цифрових мостів здійснюється зрівноваження Rx з наступною цифровою індикацією полученого результату.
Найбільше розповсюдження на даний час одержали мультиметри часо-імпульсної системи. До них відносяться універсальні прилади В7-16А і В7-20. Ці прилади складаються з чотирьох основних функціональних вузлів (блоків): 1) вхідний перетворювач;2) блок автоматики; 3) блок живлення; 4) блок індикації. Функціональна схема пристрою мультиметрів часово-імпульсної системи приведена на рисунку 5.2.
Вхідний перетворювач перетворює вимірюваний опір Rx у пропорційну йому напругу Ux. Він складається із