Электродинамические измерительные приборы

Принцип действия электродинамических приборов основан на взаимодействии магнитных полей двух катушек одной, неподвижно закрепленной, и другой, сидящей на оси и могущей поворачиваться. Катушка 1 (здесь — состоящая из двух половин) неподвижно закреплена. К подвижной катушке 2, укрепленной на оси прибора 3, ток подводится через спиральные пружины 4, которые одновременно служат для создания противодействующего момента. При пропускании тока по виткам обеих катушек они создадут магнитные поля, которые, взаимодействуя между собой, будут стремиться повернуть катушку 2 так, чтобы ее магнитное поле и поле катушки 1 совпадали по направлению. Магнитное поле каждой катушки зависит от тока, поэтому сила взаимодействия обеих катушек пропорциональна квадрату тока. Следовательно, шкала прибора неравномерна. электродинамические приборы применяются в цепях как постоянного, так и переменного тока. Точность электродинамических приборов I велика (класс точности — 0,2—0,5), и поэтому они нашли себе применение как контрольные приборы для измерений на переменном токе.

Индукционные измерительные приборы. Счетчики электрической энергии.

На основе индукционного измерительного механизма выполняются, как правило, счетчики электрической энергии.

Механизм состоит из двух индукторов выполненных в виде стержневого и П-образного индукторов, между которыми находится подвижный неферромагнитный (алюминиевый) диск. На индукторах намотаны обмотки, по которым протекают соответственно токи I₁ и I₂, возбуждающие магнитные потоки Ф₁ и Ф₂. С осью диска связан счетный механизм, который считает число оборотов диска. Для предотвращения холостого вращения диска (для предотвращения самохода) в непосредственной близости от него укреплен постоянный магнит (тормозной магнит). При подключении прибора в сеть переменного тока токи I₁ и I₂ возбуждают магнитные потоки Ф₁ и Ф₂, которые совпадают по фазе с соответствующими токами (см. векторную диаграмму). Магнитные потоки, пересекая плоскость диска, индуцируют в нем переменные Э.Д.С. Е₁ и Е₂ которые отстают от своих потоков на угол 90 °. Под действием этих Э.Д.С. в диске возникают два вихревых тока I_д1 и I_д2 совпадающих по фазе с соответствующими Э.Д.С. (сопротивление диска считаем чисто активным).

В результате втягивания контура тока I_д1 потоком Ф₂ и выталкивания контура тока I_д2 потоком Ф₁, возникают два противоположно-направленных момента, действующих на диск.

Приборы имеют большой вращающий момент, мало подвержены влиянию внешних магнитных полей и имеют большую перегрузочную способность.

Недостатки приборов индукционной системы.

К недостаткам следует отнести невысокую точность, большое самопотребление, зависимость показаний от частоты и температуры.

Цифровыми измерительными приборами называются приборы, автоматически вырабатывающие дискретные сигналы измерительной информации, показания которых представляются в цифровой форме.

Структураная схема ЦИУ в об щем виде:

ВУ – блок входных устройств, к которым относятся устройства выбора предела измерения, устройства определения и выбора полярности измеряемой величины, устройства, повышающие входное сопротивление цифрового прибора и его помехозащищенность и т.п.

АП – блок аналогового преобразования, в котором происходит преобразование аналогового сигнала одного вида в аналоговый сигнал другого вида, наиболее удобный для процесса получения численного значения измеряемой величины. Как уже упоминалось, у практически используемых АП, в большинстве случаев, входной сигнал преобразовывается в напряжение постоянного тока, временной интервал, а также частоту или число электрических импульсов.

АЦП – блок аналого-цифрового преобразования, в котором выполняются основные измерительные операции – дискретизация во времени, квантование по уровню и кодирование измеряемой аналоговой величины в той или другой системе счисления.

УО – устройство обработки, в котором может происходить простейшая предварительная обработка результатов измерения

ЦОУ - блок цифрового отсчетного устройства, как правило, включающего в себя жидкокристаллические, газоразрядные или светодиодные индикаторы, схемы управления этими индикаторами, а также преобразователи кодов чисел из системы счисления, в которой непосредственно получается числовой эквивалент измеряемой величины в код числа, необходимый для правильной работы используемого индикатора.

В зависимости от конструктивного использования ЦИУ можно разделить на две группы: цифровые измерительные приборы (ЦИП) и аналого-цифровые преобразователи (АЦП).

ЦИП выполняются в виде автономных устройств, снабжены устройством цифровой индикации и предназначены для использования человеком. В ЦИП в соответствии с размером измеряемой величины образуется код, а затем в соответствии с кодом значение измеряемой величины представляется на отсчетном устройстве в цифровой форме. Для образования кода непрерывная величина дискретизируется по времени и по уровню так, что значение дискретной величины соответствует значению исходной непрерывной величины только в определенные моменты времени. Промежуток между соседними моментами времени называется шагом дискретизации. Применительно к ЦИП код – условные сигналы (обычно электрические). Код может подаваться в цифровое регистрирующее устройство (устройство индикации), вычислительную машину или другие автоматические устройства. АЦП выполняется в виде отдельных блоков и является необходимой составной частью цифровых измерительных приборов, информационно-измерительных систем (ИИС), измерительно-вычислительных комплексов (ИВК) и т.д. Устройство индикации в АЦП отсутствует.

Процесс аналого-цифрового преобразования представляет совокупность процедур, включающая дискретизацию (во времени), квантование (по уровню) и кодирование. Дискретизация во времени (рис. 1.27.) заключается в том, что непрерывную величину х(t) заменяют дискретной х(t_i), существующую в заданные моменты времени t_i: . Обычно используется равномерная дискретизация , где Dt – интервал дискретизации. Квантование по уровню заключается в том, что диапазон возможных значений х представляется конечным набором фиксированных уровней (шкала), а величина х округляется до ближайшего уровня (верхнего или нижнего), между которыми находится х. Таким образом, квантование сводится к округлению х до целого деления шкалы. В ЦИП и АЦП используются равномерные шкалы, в которых уровни задаются следующим образом: .

Кодирование заключается в том, что набору компенсационных величин, уравновешивающих входную величину х, ставится в соответствие код в принятой системе счисления.

В ЦИУ используется позиционные и непозиционные системы счисления. Позиционные системы: двоичная, двоично-десятичная, десятичная. Непозиционные системы: циклические коды (чаще других используется код Грея).

Двоичная система счисления используется в АЦП, предназначенных для работы с ЭВМ. Десятичная система применяется для представления результата измерения человеку. Двоично-десятичная система облегчает переход от двоичной к десятичной системе. Непозиционные системы счисления используются в специальных АЦП.

Дата добавления: 2015-04-30