1.1 Вольтметр
Вольтметр — прилад для вимірювання напруги між двома точками електричного кола (Рисунок-1). Вольтметр вимірює власне силу струму, який проходить через його опір, тож його можна охарактеризувати як амперметр із великим опором. Вольтметр підключається паралельно до ділянки кола, на якій потрібно виміряти напругу. Великий опір вольтметра забезпечує те, що прилад лише в незначній мірі впливає на проходження струму через коло.
Рисунок1-Вольтметр.
За принципом дії вольтметри поділяються на:
Електромеханічні - магнітоелектричні, електромагнітні, електродинамічні, електростатичні, випрямні, термоелектричні;
електронно - аналогові і цифрові;
За призначенням:
постійного струму;
змінного струму;
імпульсні;
фазочуттєві;
селективні;
універсальні.
За конструкцією і способу застосування:
щитові;
переносні;
стаціонарні
Також розширення діапазону вимірювання вольтметра здійснюють за допомогою послідовного вмикання до нього додаткових резисторів або, при вимірюванні напруги змінного струму, за допомогою вимірювального трансформатора змінної напруги.
1.2 Амперметр
Амперметр
— прилад, яким вимірюють силу електричного
струму.(Рисунок 2) Амперметр завжди
вмикають послідовно з тією ділянкою
електричного кола, силу струму у якій
вимірюють.
Електричний опір амперметра є малим.
Рисунок 2-Амперметр
Найпоширеніші амперметри, в яких рухома частина приладу зі стрілкою повертається на кут, пропорційний вимірюваній величині струму.
Амперметри бувають магнітоелектричні, електромагнітні, електродинамічні, теплові, індукційні, детекторні, термоелектричні та фото електричні.
Магнітоелектричними амперметрами вимірюють силу постійного струму; індукційними і детекторними — силу змінного струму. Амперметри інших систем вимірюють силу будь-якого струму. Найточнішими є магніто-електричні та електродинамічні амперметри.
Принцип дії.
Принцип дії магнітоелектричного приладу оснований на створенні обертального моменту завдяки взаємодії між полем постійного магніту і струмом, що проходить крізь обмотку рамки.
З
рамкою з'єднана стрілка, яка переміщується
по шкалі. Кут повороту стрілки пропорційний
щодо сили струму.
Електродинамічні амперметри складаються з нерухомої і рухомої котушок, з'єднаних паралельно або послідовно. Взаємодія між струмами, що проходять крізь котушки, викликає відхилення рухомої котушки і з'єднаної з нею стрілки.
В електричне коло А. вмикаються послідовно з навантаженням, а при високій напрузі, великих струмах — через трансформатор.
1.3 Осцилограф
Осцилограф — прилад для вимірювання та запису параметрів електричного сигналу. За способом обробки вхідного сигналу осцилографи поділяють на аналогові та цифрові. За кількістю променів поділяються на одно- двохпроменеві тощо. N-променевий осцилограф має N сигнальних входів та може одночасно відображати на екрані N графіків. Цифрові осцилографи також поділяються на запам'ятовуючі, люмінофорні та стробоскопічні.
Аналогові осцилографи
Цей тип приладів є найбільш поширеним та дешевим. Складовимиелементами такого осцилографа є: електронно — променева трубка, вхідний розділювач, підсилювач вертикального відхилення,схемасинхронізації та горизонтального
відхилення(Рисунок 3)
У осцилографах застосовують трубки з електростатичним відхиленням, на відміну від телевізорів та моніторів, де використовується магнітне відхилення. Такі трубки складніші у виробництві але мають більш широкий діапазон частот.
В кожний конкретний момент відхилення електронного променя та світлової плями на екрані, яку він утворює, пропорційне напрузі, яка прикладена до пластин вертикального відхилення.
Рисунок3- Аналогоий осцилограф
Напруга на пластинах горизонтального відхилення вимірюється лінійно, що забезпечує горизонтальну розгортку.
Найменша частота, при якій картинка ще читається складає в середньому 10 Гц, хоча при застосуванні спеціальних електронно-променевих трубок вона може бути значно нижче. Верхня робоча частота визначається здебільшого характеристиками підсилювача вертикального відхилення та ємністю між відхиляючими пластинами.
В останній час з розвитком елементної бази аналогові осцилографи набули ряд важливих додаткових функцій та можливостей, наприклад курсори з цифровим відліком значень напруги та часу, мультиплексори для декількох каналів, завдяки яким є можливість створити розгортку з відображенням кількох каналів на однопроменевій трубці.
Цифрові запам'ятовуючі осцилографи
У
порівнянні з аналоговими такі прилади
мають ширші можливості, але й більш
високу вартість. В загальному вигляді
цифровий осцилограф складається з
вхідного дільника, нормалізуючого
підсилювача, аналого-цифрового
перетворювача, блока пам'яті пристрою
керування та пристрою відображення.
Рисунок 4- Цифрові запам'ятовуючі осцилографи
Вхідний сигнал після нормалізації перетворюється у цифрову форму та записується у пам'ять. Швидкість запису (кількість значень, що записуються, за секунду) завдається пристроєм керування, її верхня межа визначається параметрами аналого-цифрового перетворювача, а нижня межа теоретично не обмежена, на відміну від аналогових осцилографів.
Осцифровка сигналу дозволяє уникнути відображення сигналу у реальному масштабі часу та таким чином підвищити стійкість зображення, надає можливість зберігати результати, спрощує масштабування.
Використання дисплею на рідких кристалах дозволяє відображати будь-яку додаткову інформацію та керувати приладом за допомогою меню. Деякі прилади мають кольоровий дисплей, який дозволяє гарно розрізняти сигнали різних каналів.
Сучасні цифрові осцилографи мають високу чутливість (градація шкали від 1 мВ) та роздільність (від 8 до 14 біт), широкий діапазон коефіцієнтів розгорток (від 2 нс до 50 с), розвинену логіку синхронізації з будь-якими затримками запуску розгортки. Крім звичайних схем запуску синхронізації може відбуватися запуск при досягненні сигналом певного значення. Процесори цифрової обробки
дозволяють досліджувати спектр сигналу з використанням швидкого перетворення Фур'є(Рисунок 4) Цифрове подання інформації забезпечує можливість її збереження у пам'яті комп'ютера або виводу безпосередньо на принтер.
Цифрові люмінофорні осцилографи
Ці осцилографи засновані на технології, яка у цифровій формі імітує зміну інтенсивності зображення, яке властиве аналоговим осцилографам. Таким чином дослідники можуть бачити на екрані модульовані сигнали та всі їх тонкі деталі, забезпечуючи при цьому їх зберігання, вимірювання та аналіз. Цей тип приладів поєднує у собі кращі якості аналогових та цифрових осцилографів.
Цифрові стробоскопічні осцилографи
В цьому класі приладів використовується принцип послідовного стробування миттєвих значень сигналу для перетворення його спектру, при кожному повторенні сигналу визначається миттєве значення сигналу в одній точці. До моменту приходу іншого сигналу точка відбору переміщується по сигналу і так до тих пір поки він весь не буде простробований. Тривалість перетвореного сигналу в багато разів перевищує тривалість досліджуваного сигналу, таким чином має місце стискання спектру, що еквівалентно відповідному розширенню смуги пропускання. Стробоскопічні осцилографи найкраще дозволяють досліджувати періодичні сигнали з мінімальною тривалістю.
Віртуальні осцилографи
Осцилографи цього класу можуть бути як зовнішніми приладами з USB або паралельним портом вводу-виводу даних, так і внутрішнім приладом у комп'ютері на основі PCI або ISA карток. Програмне забезпечення дає
можливість повного керування приладом, а також забезпечує імпорт-експорт даних, математичну обробку сигналів, цифрову фільтрацію тощо. Недоліком такого типу приладів є неможливість побачити та виміряти постійну складову сигналів.