3 Вимірювальні перетворювачі електричних величин

Вимірюваний перетворювач – засіб вимірювання, призначений для вироблення сигналів вимірюваної інформації у формі, зручній для вимірювання, подальшого перетворення, обробки і зберігання, але такій, що не піддається безпосередньому спостереженню. Вимірюваний перетворювач, до якого підводиться вимірювальна величина, називається первинним вимірювальним перетворювачем. Вимірюваний перетворювач, призначений для зміни розміру величини в задану кількість разів, називають масштабним вимірювальним перетворювачем.

У залежності від роду вимірюваної величини на вході вимірювальні перетворювачі для електричних вимірювань поділяють на перетворювачі електричних величин (див. додаток 14) і перетворювачі неелектричних величин.

3.1 Шунти

Шунти зменшують силу струму в певне число разів і призначені для розширення границь вимірювання приладів магнітоелектричної системи. Шунт являє собою чотиризатискачевий резистор, виготовлений з пластинчастого або стержневого манганіну, що включається паралельно засобу вимірювання (рис. 3.1). Шунт являє собою перетворювач струму в напругу. Опір шунта розраховують за формулою

, (3.1)

де - R_П – опір засобу вимірювання (приладу);

– коефіцієнт шунтування,

де - – граничне значення вимірювального струму;

І_П – струм повного відхилення стрілки приладу.

Рис. 3.1. Схема включення вимірювального механізму із шунтом.

Шунти можуть монтуватися як всередині приладу, так і окремо від нього. В результаті розширення границь вимірювання приладу за рахунок шунта змінюється його постійна (ціна поділки), що треба враховувати при відрахунку за шкалою приладу значень вимірюваного струму. Переносні прилади часто комплектують багатограничними шунтами, що складаються із кількох резисторів, які переключаються у послідовності в залежності від границі вимірювання.

3.2 Додаткові резистори

Д одаткові резистори використовують для того, щоб розширити границі вимірювання напруги і зменшити вплив температури на опір вольтметра і являють собою перетворювачі напруги в струм. Додатковий резистор виготовляють із манганіну і включають послідовно із вимірювальним приладом (рис. 3.2).

Рис. 3.2. Схема включення вимірювального приладу із додатковим резистором

У результаті включення додаткового резистора вхідний опір кола вольтметра R_вх значно підвищується і дорівнює R_П + R_д, де R_П – внутрішній опір приладу.

Опір додаткового резистора визначають за формулою

R_д=R_П(р-1),

де р – число, що показує, у скільки разів збільшується границя вимірювання вольтметра, р=U/U_V.

де - U - нове значення вимірюваної напруги вольтметром;

U_V – старе (попереднє) значення вимірюваної напруги вольтметром.

3.3 Вимірювальні підсилювачі

Для підсилення сигналів постійного і змінного струмів, тобто для розширення границь вимірювання в сторону малих сигналів, використовують вимірювальні підсилювачі. За діапазоном частот вимірювальні підсилювачі бувають постійного струму, низькочастотні (20 Гц – 200 кГц), високочастотні (до 250 МГц) і селективні, що підсилюють сигнали в вузькій полосі частот.

Використання електронних вимірюваних підсилювачів дозволяє вимірювати сигнали від 0,1 мВ і 0,3 мкА з похибкою від 0,1 до 1 %. При менших підсилювальних струмах і напругах використовують фотогальванометричні підсилювачі для підсилення струмів і напруг від джерел з великим внутрішнім опором (до 10¹² Ом). Вимірювальні підсилювачі, що випускаються серійно мають уніфікований номінальний вихідний сигнал 10 В або 5 мА.