38. Устройство аналоговых электронных приборов. Их отличие от неэлектронных приборов. Электронного вольтметра.

Аналоговые электронные устройства (АУЭ) - это устройства усиления и обработки аналоговых электрических сигналов, выполненные на основе электронных приборов. Можно классифицировать аналоговые электронные устройства: усилители - это устройства, которые за счет энергии источника питания формируют новый сигнал, являющийся по форме более или менее точной копией заданного, но превосходит его по току, напряжению, мощности, устройства на основе усилителей - в основном преобразователи электрических сигналов и сопротивлений. Преобразователи электрических сигналов - выполняются на базе усилителей, либо путем непосредственного применения последних со специальными цепями обратных связей.

(устройства суммирования, вычитания, логарифмирования и др.) Преобразователи сопротивлений - выполняются на основе усилителей с обратными связями. Они могут преобразовывать величину, тип, характер сопротивления. Используют их в некоторых устройствах обработки сигналов(генераторы и связанные с ними устройства). Классификация аналоговых электронных приборов (АЭП):

Обобщенная структурная схема АЭП:

Устройство преобразования (УП) состоит из одного или нескольких измерительных преобразователей (ИП), предназначенных для преобразования измеряемой величины Х в такой сигнал У, параметры которого соответствуют входным хар-кам отсчётного устройства. ОУ предназначены для преобразования сигналов измерительной информации У в форму, доступную для считывания значений измеряемой величины. Образцовые средства (ОС) используют для калибровки АЭП. Вспомогательные устройства (ВУ) не принимают непосредственного участия в преобразовании сигналов, но обеспечивают необходимые условия работы других узлов (источники питания).Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) — устройство, преобразующее входной аналоговый сигнал в дискретный код. Принцип работы электронного вольтметра.

Измерительные приборы, в которых процесс измерения осущ-ся посредством электронных схем, наз. электронными. Их основу составляет измерительный механизм, как правило, магнитоэлектрической системы с выпрямителем, добавочными, шунтирующими резисторами, резисторами сравнения и соответствующими переключателями, схемами защиты и цепями питания. В электронных вольтметрах измеряемое напряжение преобразуется с помощью аналоговых электронных устройств в постоянный ток, который подается на магнитоэлектрический измерительный механизм, градуированный в единицах напряжения. Электронный вольтметр постоянного тока служит для измерения постоянного напряжения и обладает высоким входным сопротивлением. Он представляет собой аналоговый измерительный прибор, в состав которого входят входной делитель напряжения (ВД), усилитель постоянного тока (УПТ) и измерительный механизм (ИМ). Угол отклонения указателя такого вольтметра: α=k_В.Д.· k_У.П.Т.·S·U_x= k_ν·U_x, где k_В.Д.и k_У.П.Т ─коэф.преобразования ВД и УПТ, S─чувствительность ИМ, k_ν ─коэф.преобразования вольтметра, U_x ─измеряемое напряжение.

U(x)

Для создания высокочувствительных вольтметров постоянного тока применяют усилители, построенные по схеме модулятор-демодулятор. Генератор управляет работой модулятора и демодулятора, синхронно замыкая и размыкая их с некоторой частотой. На выходе модулятора возникает однополярный импульсный сигнал, амплитуда которого пропорциональна измеряемому напряжению. Далее сигнал усиливается усилителем, а затем выпрямляется демодулятором. Выходной сигнал Uвых пропорционален входному напряжению: Uвых=kUx,где k-коэф.усиления. Вольтметры переменного тока состоят из преобразователя переменного напряжения в постоянное,усилителя и магнитоэлектрического измерительного механизма. В зависимости от вида преобразователя переменного напряжения в постоянное отклонение указателя измерительного механизма м.б.пропорционально амплитудному, среднему или действующему значению измеряемого напряжения. Принцип действия селективного вольтметра заключается в выделении отдельных гармонических составляющих сигнала или сигнала узкой полосы частот с помощью перестраиваемого полосового фильтра и измерении действующего значения выделенных сигналов.

39 Аналоговые электронные омметры. Электронные омметры - приборы с непосредственным отсчетом, предназначенные для измерения сопротивления. Приборы имеют широкий диапазон измерений (10^-4 - 10^-7 Ом) и просты в эксплуатации. В основе работы электронных омметров лежит преобразование из­меряемого сопротивления в напряжение постоянного тока, подаваемое на магнитоэлектрический измерительный механизм. В зависимости от диапазона измерений приборы называются омметрами, миллиомметрами и тераомметрами. Схема электронного омметра приведена на рис. 3.12. От источника стабильного напряжения (ИСН) подается напряжение U_o на измеряемое сопротивление R_x, на котором появляется напряжение U_x. Это напряжение усиливается усилителем постоянного тока (УПТ) и измеряется измерительным механизмом (ИМ). Стандартное сопротивление R_o служит для регулирования величины тока через измеряемое сопротивление. Схема электронного омметра:

Для повышения точности весь диапазон измерений разбивают на поддиапазоны, каждому из которых соответствует свое значение R_o.

40 Цифровые приборы. - Измерители электрических величин с цифровой индикацией при которых используется цифровой метод измерения. Преимущества: высокая точность, быстродействие, возможность получать результат измерения в виде числа. В основу принципа работы цифровых приборов положен компенсационный метод при котором измеряемое напряжение сравнивается с известной(с компенсирующей). Момент равенства этих направлений определяется сравнивающей схемой, а ОУ регистрирует значение компенсирующего напряжения для этого момента времени в цивровую форму. Схема преобразователя-рис.-?

Устройство состоит из: Компаратора -К, генератора пилообразного напряжения ГПН, кварцевого генератора КГ, вентельного ключа КВ, измерительного счётчика СИ. По средствам компаратора сравниваются аналоговые измеряемые напряжения Ux с пилообразным наростающим Uc, как только Uc достигает значения Ux импульс от кварцевого генератора через вентельный ключ начинает поступать на вход счётчика импульса. В момент достижения теплообр. напряжения значения измеряемого напряжения вентельный ключ прекращает доступ импульса к счётчику. Импульсы прошедшие на счётчик в течении того времени пока вентильный ключ был открыт подсчитывается, а их число индицируется. Число импульсов Wi за время Δt соответствует значению измеряемого напряжения: N_i = k*Ux, k-коэф. преобразования.В цифровых приборах применяются также аналого-цифровые преобразователи, основаны на методе компенсации. Измеряемое аналоговое напряжение сравнивается с высокостабильным компенсационным напряжением разделённым на ступени в соответствии с выбранным кодом .

41. УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИХ ПРИБОРОВ. Применяют для измере­ния пост и перемен токов и напряжений, мощности, угла фазового сдвига. ЭДП ис­пользуется электродинамическое взаимодействие двух катушек с током, а вращающий момент возникает в результате взаимодействия магнит­ных полей неподвижных и подвижных катушек. Измерительный механизм (рис. 1) имеет две последователь­но соединенные неподвижные катушки 1, разделенные воздушным зазором, и подвижную катушку 2. Ток к подвижной катушке подво­дится через пружинки. Катушки возбуждения 1 питаются, а катушка 2 включается в измерительную цепь. Вращающий момент в таком механизме определяется токами в ка­тушках:*ню µ_1,2 /ню α, где µ_1,2 - взаимная индукция неподвижной и подвижной катушек.

Если противодействующий момент создается упругими элемента­ми, то угол отклонения подвижной части в случае постоянного тока составит α = _/нюα а при переменном токе α = (I1I2cosφ/w)y. µ1,2/нюα, ГД е φ - угол сдвига по фазе между током в катушке 2 и магнитным пото­ком от катушек 1

42. Устройство и принцип работы магнитоэлектрических механизмов. Состоят из измерит механизма с ОУ и измерит. цепи. Они применяются для измерения пост. токов и напряжений (амперметры, вольтметры), а также для измерения малых токов и напряжений (гальванометры).Вращающий момент в измерительном механизме магнитоэлектрического прибора возникает в рез-те взаимодействия МП постоянного магнита и МП катушки с током. Применяется магнитоэлектрические приборы с подвижной катушкой и подвижным магнитом.

А) Измерительный механизм с подвижной катушкой.

Прибор сост-т из пост. магнита 1, магнитопровода 2, полюсных наконечников 3, неподв. сердечника 4, двух спиральных пружин 5, подв. катушки 6, магнитного шунта 7 и указателя 8. Ток к подвижной катушке поводится через 2 спиральные пружины. При протекании токаI через катушку возникает вращающий момент.Магнитный шунт исп-ся для регулировки индукции в воздушн. зазоре путём перемещения шунта.

Б) Магнитоэлектрич. измерит. механизм с подвижным магнитом.

Подв. магнит 1 укреплён на оси 2. Ток, протек. по катушкам 3, создаёт МП, и подвижный магнит стремится установиться вдоль этого поля. Противодействующий момент созд-ся пружиной 4.