5 Электрлік шамаларды аналогтық аспаптармен өлшеу

5.1 Жалпы мәліметтер

Аналогтық өлшеуіш аспаптар (АӨА) – бұл көрсетулері өлшенуші шамалардың өзгерулерінің үздіксіз функциясы болып табылатын аспаптар.

Аналогтық өлшеуіш аспаптар өндірісте және ғылыми тәжірибелерде кең қолданылады. Бұл олардың бірқатар жетістіктерімен түсіндіріледі. Бұл салыстырмалы қарапайымдылық, арзан бағасы және аналогтық сигналдардың жоғары информативтілігі.

Аналогтық өлшеуіш аспаптарының кемшіліктері – бұл олардың жылдам жұмысы мен кедергіге тұрақтылығын төмендететін қозғалмалы инерциялық бөліктері.

Аналогтық өлшеуіш аспаптарының структуралық схемасы 5.1-суретте келтірілген:

У  L

Х

5.1-сурет - Аналогтық өлшеуіш аспаптарының структуралық схемасы.

Өлшеуіш түрлендіргіш (ИП) - Х кіріс сигналын өлшеуіш механизмге ИМ тікелей әсер ететін У электрлік шамасына түрлендіру үшін арналған.

Өлшеуіш механизмде электрлік энергия қозғалмалы бөліктің орын ауыстыруының механикалық энергиясына түрленеді. Көптеген аналогтық аспаптарда қозғалмалы бөліктің орын ауыстыруы  бұрышына қозғалмалы оське қатысты бұрылуынан тұрады.

Есеп беруші құрылғы (ОУ) көрсеткіш пен шкаладан тұрады. Ол қозғалмалы бөлік бұрыштық орын ауыстыруының көрсеткіш орын ауыстыруына түрленеді. Ол шкаланың бөліктерінде немесе миллиметрлерде өрнектеледі. Осылайша аналогтық өлшеуіш аспаптың сезімталдығы осы түйіндердің сезімталдықтарынан тұрады және мынаған тең:

;

мұндағы S₁, S₂, S₃ - АӨА түйіндерінің сезімталдығы (ИП, ИМ, ОУ)

Қозғалмалы бөлікті көрсетулердің өсуі жағына қарай сағат тілі бойымен бұратып айналдырушы моментті оң деп санаймыз.

Қозғалмалы бөліктің  бұрышына бұрылуы кезінде өлшеуіш механизм келесі жұмыс жасайды:

.

A өрісінің күштерінің механикалық жұмысы W_ЭМ магниттік немесе электрлік өрістерінің энергиясының өзгеруіне тең.

.

Бұдан өлшеу механизмінің М_ВР айналдырушы моменті:

.

Айналдырушы момент өлшеуіш механизмнің қозғалмалы бөлігін ол М_ПР кері әсер моментімен теңестірілгенше бұрайды. Кері әсер моменті айналдырушы моментіне қарсы бағытталған және  айналу бұрышына тәуелді.

Кері әсер моментінің құрылу тәсіліне қарай механикалық кері әсер моментті аспаптар мен электрлік кері әсер моментті аспаптарды (логометрлер) айырады.

Аспаптардың бірінші тобында М_ПР кері әсер моменті серіппеліэлементтің көмегімен жасалады. Олар қозғалмалы бөліктің бұрылуы кезінде бұралатын спиральдік серіппе, тартпа және аспа. Осыған орай кері әсер моменті М_ПР :

;

мұндағы W – үлестік кері әсер моменті;

 - рамканың бұрылу бұрышы.

Логометрлерде кері әсер моменті айналдырушы момент құрылатын тәсілмен құрылады.

Айналдырушы моменттің құрылуының негізіне салынған физикалық құбылыстарға қарай аналогтық өлшеуіш құралдар келесі жүйелерге бөлінеді:

- магнитоэлектрлік;

- электромагниттік;

- электродинамикалық;

- ферродинамикалық;

- электростатикалық;

• индукциондық.

5.2 Магнитоэлектрлік өлшеуіш механизмдер

Магнитоэлектрлік өлшеуіш механизмдердің жұмысы тұрақты магнит ағыны мен бұралу рамкасының катушкасы арқылы ағатын токтардың өзара әсеріне негізделген. Пайда болатын айналдырушы момент механизмнің қозғалмалы бөлігін қозғалыссызға байланысты ауытқытады.

Қозғалмалы рамкалы және қозғалмалы магнитті механизмдерді айырады. Көбірек таралған – қозғалмалы катушкалы механизм. 5.2-суретте магниті сыртында орналасқан магнитоэлектрлік өлшеуіш механизмнің құрылымы көрсетілген.