Bevezetés a méréstechnikába (v. 19_marc_04)

Az előadások a következő témára: "Bevezetés a méréstechnikába (v. 19_marc_04)"— Előadás másolata:

1 Bevezetés a méréstechnikába (v. 19_marc_04)
1. Bevezető (szemléleti alapok) 2. A mérési hiba 3. Egyenáramú mérések (R, U, I) DMM-el 4. Váltakozó áramú jelek jellemzői 5. Analóg oszcilloszkóp 6. Mérőműszerek felépítése (méréshatár kiterjesztés) 7. Villamos mennyiségek mérése: ellenállás (kis és nagy, mérőhíd) 8. Teljesítmény (teljesítménytényező) 9. Impedancia (helyettesítő képek) 10.Generátorok és tápegységek 11. Mérőtranszformátorok, szenzorok

2 1. Bevezető Értékes jegyek száma Kerekítés Legroszabb eset analízise
Mikor egyenlő két eredmény?

3 Szignifikáns (értékes jegyek) jegyek
9,2 -> 9,2+-0,5 9,20 ->9,20+-0,05 9,234= 9,2/1,3=7, Ha az adatok két értékes jegyre vannak meg, akkor a belőlük számolt eredményt is két értékes jegyre kerekítve van értelme megadni. 9,2/1,3=7,1 NEM MATEMATIKA!

4 A tizedesjegy az más! A tizedes jegyek száma függ a mértékegységtől.
U=125mV=0,125V=0,000125kV

5 A bizonytalanság halmozódása
U1=3,23,15 és 3,25 között U2=2,5  2,45 és 2,55 között Milyen tartományba eshet az összeg?  5,6 és 5,8 közé!! (legroszabb eset analízise) Tehát: 3,2+2,5=5,6 – 5,8 a végeredmény egy tartomány! És nem egy szám. A mérés eredménye mindig egy tartomány, úgy gondoljuk, hogy a helyesnek elfogadott érték egy bizonyos valószínűséggel ebbe a tartományba fog esni. Tehát valójában U SOHASEM EGYENLŐ 3,2V

6 Mért értékek egyezősége
Két mért érték annál nagyobb valószínűséggel egyenlő, minél jobban átfedik egymást a mérési eredményként kapott tartományok. Ha a tartományok között nagy távolság van, akkor szinte biztosan különböző a két mért érték!

7 Mit fogunk mérés alatt érteni?
A mérés során a mérendő fizikai mennyiséget a mértékegységgel hasonlítják össze. Hányszorosa a mérendő mennyiség a mértékegységnek? A mérés új ismeret megszerzése céljából történik. Meg kell becsülni, hogy mennyire pontos az eredmény.

8 A mérési hiba Csoportosítása Meghatározása
Jelentése (limit, szórás, átlagos) Osztálypontosság A méréshatár megválasztása

9 A mérési hiba A mérendő mennyiség valódi értékét nem ismerjük. A cél a valódi érték legjobb becslésének a megtalálása. Ezt nevezzük helyes értéknek. Rendszeres hiba: az ismételt mérések (mérési sorozat) során nagysága és előjele nem változik. Pl: A vonalzó nem ott kezdődik, ahol a skála; A higanyos hőmérő magasabban van a szemünknél, a puska félre hord a rossz irányzék miatt. Véletlen hiba: nagysága és előjele az ismételt mérések során változik. Pl: A céllövő ugyanoda céloz, de a golyó nem ugyanoda megy. A mérési hiba megadható abszolút vagy relatív módon. A megadott mérési hiba jelentése többféle lehet, tisztázni kell!

10 A hiba abszolút és relatív megadási módja
Az éppen végzett (i-edik) mérés abszolút hibája (H_i) az éppen mért érték (x_i) és a helyesnek elfogadott érték (x_h) ilyen sorrendben vett különbsége: A (helyesnek elfogadott értékre vonatkoztatott) relatív hiba az abszolút hiba és a helyes érték hányadosa: Ha százalékos formában adják meg, akkor az arányt 100-al szorozni kell. A relatív hiba vonatkozhat a méréshatárra is. Ekkor a műszer végkitéréséhez tartozó helyes értékkel kell osztani.

11 Osztálypontosság A műszerek, érzékelők jellemző adata a mérési tartományra vonatkozó osztálypontosság. (Op) Szabványos osztálypontosságok: 0.05, 0.1, 0.2,0.5,1,1.5,2.5,5 A mérési tartományban a mérések abszolút hibája állandó, ami felülről becsülhető a végkitérés (méréshatár) és az osztálypontosság szorzatával. A műszerről leolvasott értékre vonatkozó relatív hiba, ami viszont függ a leolvasott érték nagyságától! (xi a változó, Op és xv állandók)

12 A méréshatár megválasztása
A mérés pontosságának jellemzésére a relatív hiba használható. Egy adott mérési tartomány felső harmadában csökken a leolvasott értékre vonatkozó relatív hiba az elfogadható szint alá!

13 Kérdések Egy analóg voltmérő pontossági osztálya 1.5. A végkitérése 150V. Az elvégzett mérés során 45 V-ot mutat a műszer. Mekkora a mérés abszolút hibája? (2,25V) Mekkora a mérés maximális relatív hibája? (5,26%) Mekkora a mérés maximális végkitérésre vonatkoztatott relatív hibája? (1,5%) Méréstechnika jegyzet, ellenállás-mérési példa Egy 0,1 osztálypontosságú digitális multiméterrel 2V-os méréshatáraban mér 0,15V feszültséget. Milyen pontos ez a mérés? Hány digites a kijelző? Megismétli a mérést most 200mV-os méréshatár alkalmazásával és 142mV-ot mér. Mekkora a relatív hiba? Mi lesz a mérési eredmény?

14 Mérési sorozatok kiértékelése
Átlag Maximális hiba (terjedelem), Átlagos hiba SD

15 Mérési sorozatok kiértékelése
Mérési sorozatról akkor beszélünk, ha amennyire lehet azonos körülmények között többször megismételjük a mérést. Ha elegendően pontos műszerrel mérünk, a mért adatok a megfelelő gondosság ellenére is különbözni fognak egymástól. A mért érték – azaz a mérési eredmény - becslésére az egyes adatok számtani közepét (átlag) használják. A mért adatok - a véletlen hiba miatt - az átlag körül szóródnak. A szóródás nagyságára vonatkozó információ több módon is megadható. A mérési sorozatban kapott adatokat jelölje x_1,x_2…x_i….x_n, ahol n az adatok számát jelenti

16 Terjedelem (range) A terjedelem a mérési sorozat legnagyobb és legkisebb értékének ebben a sorrendben vet t különbsége. Gyakorlatban a maximum és minimum értékek átlagtól való eltérését szokták megadni. A mérés eredménye a terjedelem megadásával:

17 Átlagos abszolút eltérés
Az átlagból ki kell vonni minden egyes mért adatot, minden különbségnek az abszolút értékét kell venni. Az így kapott n darab szám átlaga lesz az átlagos abszolút eltérés.

18 A mérési adatok szórása (Standard Deviation)
A néhány mérésből meghatározott szórás maga is nagyon bizonytalan érték, a tényleges szórástól nagyon eltérhet. 50, 100 mérésből számolt szórás kezd pontosabb lenni, 5 adatból nincs sok értelme szórást számolni. N 95% CI of SD 2 0.45*SD to 31.9*SD 3 0.52*SD to 6.29*SD 5 0.60*SD to 2.87*SD 10 0.69*SD to 1.83*SD 25 0.78*SD to 1.39*SD 50 0.84*SD to 1.25*SD 100 0.88*SD to 1.16*SD 500 0.94*SD to 1.07*SD

19 Az átlagok szórása Ha az n mérésből álló mérési sorozatot megismétlik, az új n-db. adatból meghatározott átlag elegendően pontos műszer esetén várhatóan eltér majd a korábbi sorozat átlagától. A mérési eredményben az átlag mellett az átlagok szórását szokták feltüntetni. Ez az adatok szórása (SD) osztva n négyzetgyökével. A mérési adatokból meghatározott átlag tehát annál pontosabb, minél több mérési adatból számolják ki. Ha egy mérési jegyzőkönyvben U=14,2V+-0,1V áll, ez azt jelenti, hogy a mérési adatokból számolt átlag u=14,2V (megfelelően kerekítve), az átlag szórása pedig s=0,1V. A szórás jelentése: Ha a mérést valaki megismétli, az általa meghatározott átlag kb. 68,2%-os valószínűséggel esik az u-s, u+s sávba. 99,7%-os valószínűséggel pedig a u-3s , u+3s sávba, ha az adatok az un. normális eloszlást követik.

20 Valószínű hiba (Probable error)

21 Kérdések Néhány konkrét mérési sorozat kiértékelése. Pl: A következő feszültségeket méri: 1,2V; 1,3V; 1,2V; 1,4V, 1,1V. Adja meg az adatok kerekített átlagát és az átlagos abszolút és relatív hibát! Egy 0,5% SD pontosságú multiméterrel 123,2 Ohm ellenállást mér 20 C fokon, majd 30 C –fokon megismételve a mérést 124,6-et olvas le. Következtethet-e a mérésből arra, hogy a hőmérséklet növelésével az ellenállás nőtt, vagy inkább a véletlen ingadozásnak tulajdonítja a változást? Egy elágazásnál méri a két befolyó ág áramerősségét. i_1=122mA+-2mA, i_2=54mA+-1mA. Várhatóan milyen értéket mérhet az egyetlen, az elágazásból kifolyó ágban egy maximum 0.5mA hibával mérő műszerrel? Alkalmazza a legrosszabb eset vizsgálatát (worst case analysis)!

22 Egyenáramú mérések DMM-el
Hogyan mér? Jellemző adatok a felhasználó kézikönyvből Belső ellenállása Műszer kalibrálása A DMM hibája (accuracy)

23 Elektronikus mérőműszerek általában (multiméter, oszcilloszkóp)
A modern méréstechnikában a mérendő mennyiségeket értékét digitális, elektromos jellé alakítják.

24 Mérőműszerek jellemző mennyiségei: pontosság (accuracy)
A pontosság lényegében az általunk mért és a helyesnek elfogadott érték várható különbségét adja meg.  Függ a leolvasott értéktől (reading) és a mérési tartománytól (range) és természetesen attól, hogy milyen mennyiséget mérünk. 0,5% of rdg +-1dgt általában azt jelenti, hogy a mutatott érték 0,5%-a a relatív hiba (szórás), másrészt a kijelzőn ábrázolt legkisebb helyiértékű számjegy +-1el eltérhet a valódi értéktől. A kijelzés és a mutatott érték hibája közül általában az utóbbi szokott jóval nagyobb lenni.

25 Mérőműszerek jellemző mennyiségei: felbontás (resolution)
Melyik az a két egymáshoz legközelebbi érték, amit a műszer már bizonyosan meg tud különböztetni? Ez az ADC bitmélységétől és a kijelzőtől is függ Egy mikroszkóp felbontása 2 nm ez azt jelenti, hogy ha vizsgált tárgyon két pont közelebb van egymáshoz, akkor a képen biztosan egynek látszik, a 2nm távolságra lévő pontok éppen megkülönböztethetőek a képen. Adjon felső becslést egy három és fél digites kijelzővel szerelt multiméter felbontására200mV, 2V és 20V méréshatárok alkalmazása esetén! Mekkora a mm beosztású vonalzóval való távolságmérés felbontása?

26 Mérőműszerek jellemző mennyiségei: érzékenység (sensitivity)
Melyik az a legkisebb érték, amit a műszer el tud különíteni a zajtól?

27 Mérőműszerek jellemző mennyiségei: megbízhatóság (precision)
Ha többször mérem ugyanazt mennyire kapom ugyanazt?

28 Mérőműszerek jellemző mennyiségei
Linearitás (linearity) Stabilitás (stability) Reagálási sebesség (speed of response) Túlterheltségi jellemzők Hiszterézis (hysteresis) Érzéketlenségi sáv (dead band) Holtidő (dead time) Műveleti idő (processing time) Szelektivitás Kimeneti jelforma Környezeti jellemzők Költség, méret, súly Egyéb

29 Karakterisztika Egy mérőműszer karakterisztikája alatt általában azt értik, hogy a kijelzett, leolvasott érték milyen függvénykapcsolatban van a mért értékkel. A lineáris karakterisztika azt jelenti, hogy a mért érték és a kijelzett érték egymással arányos. Általában elvárható, hogy nulla mért érték mellett a műszer nullát mutasson. De legalábbis nulla legyen a mért értékek átlaga. Általában elvárható, hogy a mérést megismételve mérési hibától eltekintve ugyanazokat az értékeket kapjuk. A dolgok fizikai természete ritkán ad ilyen jó karakterisztikát.

30 Edison digitális kézi multiméter

31

32 Mérőműszerek csoportosítása
Mechanikus, elektronikus Elektronikus: analóg, digitális Értékmutató, jelalak vizsgálatára alkalmas

33 Digitális multiméter Egyen és váltófeszültség, egyen és váltóáram, ellenállás mérésére Kézi és asztali multiméterek

34 Digitális multiméter felépítése
A mérési tartomány kiválasztása a bemeneti osztó segítségével történik. Az ADC analóg-digitális konverter digitalizálja a DC jelet. Az AC/DC egy egyenirányító. A műszer bemeneti ellenállása árammérőként használva kicsi, feszültségmérőként használva kb. 10Mohm, nagy! A kijelző hány digites? (Mit jelent a 31/2 digites kijező?)

35 A DMM használata

36 Áram mérésekor a műszerben elhelyezett söntön eső feszültséget mérünk ADC-vel.
Kétvezetékes módszerrel a műszer egy referenciaáramot vezet át a mérendő ellenálláson és ismét a feszültséget méri. Beleméri a mérővezetékek ellenállását is! Váltóáramú mérésnél a mérővezetékek kapacitása is hibát okozhat. Az egyenfeszültséget az analóg digitális konverter alakítja digitális jellé. A digitális multiméterek általában változó feszültség és áram esetén szinuszosan változó mennyiségek mérésére alkalmasak, egy bizonyos frekvenciatartományban. (jellemzően 50Hz) Általános tanács: A lehető legkisebb méréshatárt kell választani, amibe még belefér a mért érték. Abszolút mérési eredmény helyett pontosabban lehet a műszerrel arányokat mérni!

37 A digitális multiméter hibája
A mért értékre vonatkoztatott relatív, százalékos hiba (m- mért) mért érték) A méréshatárra vonatkoztatott hiba (Pfs a méréshatár értéke) Az impulzusszámlálásból adódó hiba(N a kijelzett szám tizedespont nélkül, D a bizonytalan digitek száma) Az erdő hiba felülről becsülhető például a számlálásra vonatkozó és a mért értékre vonatkozó relatív hibák összegével vagy négyszetösszegének gyökével.

38 Váltakozó áramok jellemzői
Váltakozó áram középértékei Csúcstényező, formatényező, effektív érték

39 Váltakozó áramok A váltóáram – periódusidő, frekvencia
„A hálózati váltóáram erőssége szinuszosan változik. Az elektronok előbb megindulnak és egyre gyorsulva mozognak az egyik irányba, majd lelassulnak, megállnak, gyorsulva elindulnak az ellenkező irányba, majd újra visszafordulnak és ugyanezt az oda-vissza mozgást ismétlik, másodpercenként kb ötvenszer. „ A hálózati váltóáram frekvenciája (f) ezért 50Hz (hertz). Azt, hogy mennyi idő alatt zajlik le egy periódus a frekvencia reciproka adja meg (T=1/f). A hálózati váltóáram periódusideje ezek szerint 0.02s. (két század másodperc, ami az egy ötvened másodperc bővített formája.) A váltóáram tehát tartósan nem szállít töltést egyik irányba (a vezetéken előre és hátra) sem. Hőt azonban fejleszt, hiszen az ide-oda mozgó elektronok ütköznek a vezeték helyhez kötött atomjaival. Amikor azt mondjuk, hogy a váltóáram effektív áramerőssége 2A, akkor arra gondolunk, hogy a váltóáram azonos körülmények között ugyanannyi hőt fejleszt, mint amennyit a 2A-es egyenáram fejlesztene. Hőhatás szempontjából a 2A-es egyenárammal egyenértékű, de más szempontból nem. pl. töltést nem szállít. (2)

40 Váltakozó áram - matematika
A váltakozó áramú generátor az időben szinuszosan változó, periodikus feszültséget szolgáltat. U_max a csúcsérték, amplitúdó T a periódusidő, f a frekvencia (1/T), omega a körfrekvencia (2*pi*f) 𝜔=2∙𝜋∙𝑓 Ha a váltakozó áram által fejlesztett hőre vagyunk kíváncsiak, az effektív értékkel kell számolni! U_eff=U_max/(gyök2) P=(U_eff*U_eff)/R

41 Változó áram és feszültség mérése
Mit mér a műszer időben változó feszültség vagy áramerősség esetén? Az időben változó jel jellemzői: Az egyszerűbb műszerek a jel abszolút középértékét/vagy csúcsérétékét mérik, azonban az ebből a jelalak ismeretében meghatározott RMS-t mutatják.

42

43

44

45

46 Az egyszerűbb (régi, analóg elektronikus) műszerek a jel abszolút középértékét/vagy csúcsérétékét mérik, azonban az ebből a jelalak ismeretében meghatározott RMS-t mutatják.

47 Nem szinuszos jelek korrekciós tényezői
Abszolút középérték – képző áramkör

48

49 Az átlagértékek szemléltetése
A műszerek egy része bármilyen bejövő jelalak estén tényleg az RMS –t méri. (true RMS – meter) A váltakozó áramú jel RMS feszültsége vagy áramerőssége annak az egyenáramnak a feszültsége vagy áramerőssége, ami ugyanannyi idő alatt ugyanazon az ellenálláson ugyanannyi hőt fejleszt mint a váltakozó áramú jel.

50 A mai műszerek digitalizálják a jelet, és a digitális adatokból numerikusan határozzák meg az integrálokat. Analóg/digitális konverter

51 Kérdések Méréstechnika jegyzet 69. old alja

52 Az analóg oszcilloszkóp
Közvetlenül feszültséget mér az idő függvényében. Ohmos ellenállás feszültségét mérve a rajta átfolyó áram könnyen adódik. Nagy a bemeneti impedanciája, párhuzamosan kell kötni, a megfelelő kivezetést az egyszerűbb szkópoknál a földre. Periódikusan változó feszültség mérésére való.

53

54 Az oszcilloszkóp működési elve
Az oszcilloszkópban a képernyő fluoreszkáló anyagába ütköző elektronsugár rajzolja ki a képet. Az elektronsugár vízszintes és függőleges eltérítését kondenzátor lemezek végzik. A vízszintes eltérítés nagyságát általában fűrészfog jel vezérli. (time base wavefrom) amelynek frekvenciáját és fázisát az un. trigger szabályozza. A függőleges eltérítést a vizsgált feszültség hozza létre. A trigger a fűrészfog jel megfelelő frekvenciájának beállításával állóképet hoz létre az ernyőn.

55 Az oszcilloszkóp kezelése
Méréstechnika jegyzet 2.3. fejezet, 78. oldal (analóg oszcilloszkóp)

56 Coupling A coupling az oszcilloszkóp bemenetének 3 lehetséges beállítását jelöli. 1. Az AC beállítás esetén a bemenetről kondenzátorral leválasztják a kis frekvenciájú, illetve egyenáramú komponenst. 2. A DC esetén ezek is átjutnak a bemeneten. 3. A Ground – föld beállítás esetén a referencia 0 potenciállal kapcsolják össze a bemenetet. A jelalakot élethűen a DC Coupling segítségével lehet vizsgálni!

57 Kérdések:

58 Mérőműszerek felépítése
Analóg, lengőtekercses Elektronikus Digitális Méréshatár kiterjesztés

59 A mikroampermérő A hagyományos mechanikus mérőműszerek alapja a lengőtekercses mikroamper-mérő. A mérendő áramnak át kell folynia a műszeren  sorosan kell bekötni a hálózatnak abba az ágába, ahol tudni szeretném az áramerősséget! Kis belső ellenállása (r) a tekercs vezetékének ellenállásából adódik.

60 Az egyszerű feszültség és árammérő
A mikroampermérő a tekerccsel sorba kötött elegendően nagy ellenállással kiegészítve párhuzamosan kötve feszültségmérésre alkalmas. (R_d) Valójában ekkor is I-t mér, de r és R_d ismeretében U_x kiszámolható. A műszerrel párhuzamosan kötött elegendően kis R_b ellenállással árammérőként használható. Valójában ekkor is az eredeti mikroampermérőn átfolyó áram ismeretében lehet meghatározni az ismeretlen I_x áram erősségét.

61 Az árammérő méréshatárának kiterjesztése
R_i= 9 I_max=20mA Kívánatos méréshatár: 200 mA Mi a teendő? Árammérő R_i=9 R_s sönt I_max= 20mA I_m=200mA

62 Feszültségmérő méréshatárának kiterjesztése
Mikroampermérő R_i=1M U_max=20V=I_max/R_i A kívánatos méréhatár: 2kV Mi a teendő? 10k Mikroampermérő R_i=1M, R_előtét 10k R_előtét=(n-1)*R_i

63 Multiméter ellenálláslánccal

64 Váltóáramú műszerek Váltóáramok mérésekor maga a mérendő áram hozza létre a mágneses mezőt elektromágnesek segítségével. Ilyenkor a mutató kitérése egyaránt arányos lesz a keretben folyó árammal és az elektromágnesek tekercsein eső feszültséggel, továbbá érzékenyen függ az áram és a feszültség közötti esetleges fáziskülönbségtől. Ezért alkalmas a teljesítménytényező mérésére is. Felépítése, működése a dc mikroampermérőhöz hasonló.

65 Elektromos mennyiségek mérése
Ellenállás Teljesítmény: váltó, egyen Impedancia

66 Kis és nagy ellenállások mérése

67

68 Kétvezetékes módszer, RX = (V/I) − RL1 − RL2.
Ellenállás mérése 2 és négyvezetékes módszerrel, mérőáram segítségévrl 10 ohmtól 10 M ohm –ig, 1%-os pontossággal néhány ezer forinttért az alábbi – műveleti erősítőt használó - kapcsolás alapján: Kétvezetékes módszer, RX = (V/I) − RL1 − RL2.

69

70

71 Teljesítmény-mérés 𝑃 𝑡 = 𝑊 𝑑𝑡 𝑃=𝑈∙𝐼
A teljesítmény az áramkörből adott idő alatt felvett energia (vagy végzett munka) és az idő hányadosa. Mértékegysége: 1 watt = 1 J/s 𝑃 𝑡 = 𝑊 𝑑𝑡 𝑃=𝑈∙𝐼

72 Lényegében a P=U*I formát használjuk, de az eredményt korrigálni kell az árammérő és a voltmérő műszerek által felvett teljesítménnyel. (R_v a voltmérő, R_a az árammérő belső ellenállása.

73 A váltakozó áram teljesítménye
Pillanatnyi teljesítmény Az integrál az átlagos teljesítmény  Az integrálás végeredménye a hatásos teljesítmény. Ez adja meg a tényleges energiafogyasztást. Említést tesznek még látszólagos teljesítményről: És meddő teljesítményről:

74 A váltakozó áram teljesítménye (még egyszer)
Az integrálás végeredménye a hatásos teljesítmény. Ez adja meg a tényleges energiafogyasztást, ami röviden a váltóáramú teljesítmény. Említést tesznek még látszólagos teljesítményről: És meddő teljesítményről:

75 Elektrodinamikus wattmérő

76 Három voltmérős módszer
Megfelelően kapcsolt ismert ellenállás és három voltmérő segítségével kapjuk meg a teljesítményt.

77 Elektronikus teljesítménymérés
Az ellenállásról az áramerősséggel arányos jelet vesznek le, ezt egy analóg áramkör szorozza össze a feszültség jellel, majd integráló áramkör segítségével állítják elő az átlagos teljesítményt.

78 Digitális teljesítménymérés
A változó feszültség és áramerősség értékeit adott mintavételezési frekvenciával digitalizálják, az így kapott számpárok szorzásával pillanatnyi teljesítményt állítanak elő, a kapott számok átlagolásával adódik az átlagos teljesítmény.

79 Impedancia mérés

80 Az impedancia Az impedancia mérése az impedancia nagyságának (Z) mérését és a fáziseltolódás mérését jelenti. (Z=Umax/Imax, illetve dfi)

81 Helyettesítő képek – impedanciák: tekercs

82 Helyettesítő képek: kondenzátor
Ellenállás helyettesítő képe

83 Három voltmérős módszer

84 Maxwell-Wien híd

85 Rezonancia - módszer

86 Elektronikus impedancia-mérés műveleti erősítővel,
invertáló alapkapcsolásban. Az erősítés értéke függ az impedanciától. El kell dönteni, hogy a mérendő impedanciát milyen helyettesítő képpel vesszük figyelembe.

87 Tápegységek, Generátorok

88 Generátorok generátorok jelgenerátor hangferkvenciás moduláció
nagyfrekvenciás függvény generátor analóg digitális

89 Generátorok csoportosítása

90

91

92 Analóg függvénygenerátor
Amplitúdók: pp, bp, avg, rms Frekvencia Offszet Jelalak Kimeneti ellenállás Frekvencia stabilitás Torzítás Max. áram

93 Digitális függvénygenerátor

94 Tápegységek Stabilizált egyenáramú tápegység

95 Hálózati stabilizált tápegység

96

97 Áramkorlát CC – üzemmód: A kimeneti áram állandó
CV- üzemmód: A kimeneti feszültség állandó CC/CV: áramkorlát

98 Soros áteresztő tranzisztoros hálózati tápegység

99

100

101 Kapcsolóüzemű tápegység

102

103

104 Mérőtranszformátorok és szenzorok

105

106 - nincsenek mozgó alkatrészek
- A jól tervezett teljesítmény transzformátor hatásfoka 98%, Veszteségek:a vasmag melegedése, a tekercsek vezetékeinek ellenállása, hűtéshez használt energia. - nincsenek mozgó alkatrészek

107 A zárt lemezes vasmag fontos eleme a transzformátornak.

108 A primer és a szekunder tekercs ugyanaz.

109 Mérőtranszformátorok
Nagy feszültséget és nagy áramerősséget nem célszerű közvetlenül mérni. - szigetelési nehézségek - életbiztonsági követelmények - nagy áramerősség méréséhez nagy terjedelmű műszer szükséges - nagy keresztmetszetű vezetőből készült tekercs Mérőtranszformátorokkal lehet a váltakozó feszültséget és áramerősséget közvetlenül mérhető értékűre csökkenteni. A csökkentés mindig arányos, hogy a lecsökkentett feszültségből vagy áramból ki lehessen számítani a mért értéket. Mérőtranszformátorok alkalmazásával ugyanaz a műszer többféle méréshatáron is használható. A mérőtranszformátorok kis teljesítményűek, hiszen csak műszerek táplálására szolgálnak.

110 Áramerősség mérés elvi rajza
Áramerősség mérés elvi rajza. Az egyenes vezetőben folyó áramot mérik az általa keltett mágneses tér segítségével. Áramváltó: Árammérésre használt transzformátor.

111

112 Feszültségváltó Feszültségváltó: a feszültség csökkentésére használható mérőtranszformátor A nagyobb feszültségű primer tekercsét a mérendő feszültségre kapcsoljuk, a kisebb feszültségű szekunder tekercsére kötjük a voltmérőt. A primer és szekunder oldalt olvadó biztosítóval kell védeni. A szekunder oldal egyik kivezetését le kell földelni. A feszültségváltó áttétele a tekercsek névleges feszültségeinek a hányadosa: a=U_1/U_2 A terhelés a be és kimeneti jel közötti fázisszög illetve az áttétel megváltozását okozza.  pontossági osztályok

113 Termikus áramerősség mérő
A mérendő áramot söntellenálláson vezetik át. Ez termikus kapcsolatban van egy termopárral. Az áram hatására melegszik a sönt, ami a termopár két vége között feszültséget hoz létre. A feszültség a fejlődő hővel arányos, a műszer bármilyen jelalak esetén valódi effektív érték (rms) mérését teszi lehetővé.

114 Áramerősség mérés Hall-szenzorral

115 Jellmező méréstechnikai hibák
DMM soros, párhuzamos bekötése Helytelen méréshatár megválasztása Kontaktus hiba (ellenállás!!) DMM kezelőszervei (AC, DC, I, U, stb) DMM-el nem megfelelő frekvenciájú váltóáram!!! Kis Time/Div, nagy Volt/div érték a zaj mérése Helytelen Time/div érték  rossz mintavételezés, a jel nincs a képernyőn A mérendő mennyiség ismeretlen volta (jelkésleltetési idő, rise time, V_pp, V_bp, V_rms, V_avg) Rossz csatorna a triggerelés forrássa  futó kép Rossz Coupling: DC állás, az egyenáramú komponens kiviszi a jelet a képernyőről AC –állás: A jel eredeti alakja torzul Felesleges shiftelés függőlegesen Generátor gombok: output, TTL-kimenet, External trigger offset, attenuator! A mérés során mindig kíváncsiak vagyunk valamire, meg kell becsülni a hibát, értelmezni az eredményt.