ANALÓGOVÉ MERACIE PRÍSTROJE

1. Hlavné časti analógových prístrojov

• Elektromechanický merací systém: Základná súčasť, pozostáva z pevnej a pohyblivej časti.

• Princíp merania: Meranie elektrickej veličiny založené na odozve pohyblivej časti na zmenu meranej veličiny.

  • Odezva: Reakcia pohyblivej časti zodpovedá veľkosti meranej veličiny.

  • Výchylka: Vyjadruje sa vo výchylke pohyblivej časti na stupnici.

  • Závislosť: Čím väčšia je meraná veličina, tým väčšia je výchylka pohyblivej časti.

2. Základné pojmy

2.1 Analógové meracie prístroje

• Meranie spojitých zmien meraných veličín.

  • Prístroje: Ukazovacie (ručičkové, svetelné) a zapisovacie (registračné).

  • Kombinácia s elektronikou zlepšuje metrologické parametre prístrojov.

2.2 Rozsah stupnice

• Definícia: Maximálny počet dielikov na stupnici.

• Prístroj môže mať viac stupníc, každá prislúcha určitému rozsahu.

2.3 Merací rozsah prístroja

• Definícia: Interval meranej veličiny, v ktorom prístroj môže merať.

  • Udáva sa maximálnou hodnotou meranej veličiny v jednotkách.

  • Niektoré prístroje umožňujú meniť rozsah pomocou otočného prepínača alebo pripojením na rôzne svorky.

2.4 Merací rozsah wattmetra

• Vzorec: Wattmeter indukuje súčin $U imes I imes ext{cos}( heta)$.

• Niekedy pripojiť ampérmeter a voltmeter na posúdenie zaťaženia prúdovej a napäťovej cievky.

2.5 Stupnice analógových prístrojov

• Väčšina stupníc je čiarková s číslami u každého desiateho dielika.

• Dôležité, aby stupnice boli prehľadné a ľahko čitateľné z väčšej vzdialenosti.

3. Citlivosť a konštanta prístroja

3.1 Citlivosť prístroja

• Definícia: Uhol výchylky prístroja pri zmene meranej veličiny o jednotku.

• Udáva sa počtom dielikov výchylky na jednotku meranej veličiny.

  • Vzorec: $c = rac{n}{X}$, kde $n$ je počet dielikov pri jednotkovej zmene veličiny $X$.

  • Príklad: Pri rozsahu prístroja 10 A a 100 dielikov je citlivosť $c = rac{n}{X} = rac{100}{10} = 10$ (10 dielikov na ampér).

3.2 Konštanta prístroja

• Definícia: Pomer rozsahu prístroja a rozsahu stupnice; prevrátená hodnota citlivosti.

3.3 Vzorec príkladu konštanty prístroja

• Ak voltmeter s rozsahom stupnice $ext{max} = 120$ dielikov a meracím rozsahom $M = 60 ext{V}$ ukazuje výchylku $ext{α} = 80$ dielikov:

  • $U = kV imes ext{α} = rac{5.0 ext{ V}}{120} imes 80 = 40 ext{ V}$

  • $k = rac{5.0 ext{ V}}{120} = 0.04167 ext{ V/deilku}$

4. Spotreba a preťažiteľnosť prístroja

4.1 Spotreba prístroja

• Většina prístrojov odoberá energiu z meraného obvodu, čo zaťažuje obvod a môže spôsobiť zmeny v napätí a prúde.

4.2 Preťažiteľnosť prístroja

• Definícia: Násobok nominálneho prúdu alebo napätia, ktoré prístroj znáša bez poškodenia.

• Závisí od konštrukcie prístroja; presné laboratórne prístroje sú menej preťažiteľné.

4.3 Elektrická pevnosť prístroja

• Definícia: Skúšobné napätie pripojené medzi merací systém a kryt prístroja, ktoré musí prístroj vydržať bez prierazu.

  • Skúšobné napätia uvedené vo vnútri hviezdy na stupnici: 500 V, 2000 V.

5. Prehľad analógových prístrojov

5.1 Kategorizácia

• Podľa účelu, vlastností a vyhotovenia:

  • Panelové a rozvádzačové prístroje

  • Zapisovacie prístroje

  • Prenosné prevádzkové prístroje

  • Presné laboratórne prístroje (nahradzované číslicovými)

5.2 Podľa druhu meranej veličiny

• Voltmetre: Meranie napätia

• Ampérmetre: Meranie prúdu

• Galvanometre: Meranie veľmi malých prúdov

• Wattmetre: Meranie elektrického výkonu

• Fázomery: Meranie fázového posunu

• Frekventomery: Meranie frekvencie

• Elektromery: Meranie elektrickej práce.

5.3 Podľa meracej sústavy

• Elektromechanické prístroje

• Elektronické prístroje

6. Elektromechanické prístroje

6.1 Historie a použitie

• Pred šesťdesiatymi rokmi 20. storočia boli jediné meracie prístroje pre DC a AC prúdy a napätia.

• Aj dnes sa používajú, aj keď sú nahradzované digitálnymi prístrojmi.

6.2 Magnetoelektrické prístroje

6.2.1 Princíp činnosti

• Základ: Magnetické pole permanentného magnetu pôsobí na otáčajúcu cievku, ktorou preteká meraný prúd.

• Ideálne pre meranie jednosmerného prúdu.

• Otočná cievka má jadro z mäkkého železa.

6.3 Magnetoelektrické prístroje s usmerňovačom

• Používajú sa na meranie striedavého prúdu.

• Výchylka systému je úmerná strednej hodnote usmerneného priebehu.

6.4 Elektrodynamické prístroje

• Princíp činnosti spočíva vo vzájomnom pôsobení pevnej a pohyblivej cievky.

• Používané najmä v wattmetroch.

6.5 Elektromagnetické prístroje

• Používané na meranie striedavých napätí a prúdov.

• Robustné a cenovo dostupné.

6.6 Indukčné prístroje

• Používajú sa na meranie spotreby elektrickej energie.

• Založené na účinkoch striedavého magnetického poľa.

6.7 Rezonančné prístroje

• Merajú frekvenciu meranej veličiny využitím mechanickej rezonancie.

6.8 Ostatné elektromechanické prístroje

• Tepelné: Princíp založený na tepelnej rozťažnosti kovov.

• Elektrostatické: Princíp založený na účinku elektrostatického poľa.

7. Elektronické analógové prístroje

• Kombinácia elektromechanických prístrojov s elektronikou na zlepšovanie metrologických parametrov, zvyšovanie odporu voltmetra, zníženie odporu ampérmetra a rozšírenie meracích rozsahov.