Тема 5: Електровимірювальні прилади прямого перетворення

5.1 Аналогові вимірювальні прилади

Основну групу аналогових вимірювальних приладів прямого перетворення складають електромеханічні прилади, принцип дії яких полягає у перетворенні електромагнітної або електричної енергії у механічну енергію переміщення рухомої частини приладу. Узагальнена структурна схема таких приладів складається з послідовно з’єднаних вимірювального кола, вимірювального механізму та відчитового (испр. звітного) пристрою. Призначення вимірювального кола - перетворення вимірювальної величини (напруги, струму, потужності і т.д.) у деяку проміжну електричну величину (переважно струм або напругу), функціонально зв'язану з вимірювальною величиною і безпосередньо діючу на вимірювальний механізм.

Вимірювальній механізм (ВМ), що складається з рухомої і нерухомої частин, призначено для перетворення електромагнітної або електричної енергії вихідної величини вимірювального кола у механічну енергію необхідну для переміщення кутового або лінійного переміщення рухомої частини ВМ.

Під дією вимірювальної величини (ВВ) X у вимірювальному механізмі виникає обертаючий момент, що є функцією вимірювального механізму,

M_об = f(x).

і який намагається повернути рухому частину вимірювального механізму для того, щоб кут повороту α рухомої частини ВМ був однозначно зв'язаний із значенням вимірювальної величини X.

Одночасно з цим у вимірювальному механізмі при повороті його рухомої частини створюється протидіючий момент, направлений на зустріч обертаючому моменту і залежний від кута повороту α:

M_пр = f_пр(α).

Усталене відхилення рухомої частини вимірювального механізму визначається рівністю M_об = M_пр. Очевидно, що при цьому кут повороту рухомої частини вимірювального механізму буде функцією вимірювальної величини, тобто:

α = F(x).

В більшості електровимірювальних приладів протидіючий момент створюється механічним способом за допомогою пружинних елементів (спіральних пружин у вимірювальних механізмах з рухомої частини на тернових опорах або пружинних розтяжок, на яких кріпиться рухома частина вимірювального механізму).

Однак в так званих логометричних приладах протидіючий момент створюється електричним способом: тут у вимірювальному механізмі не одна, а дві рамки, в яких при протіканні через них елементарного струму виникають два зустрічних обертаючих моменти, один з них - обертаючий, інший - протидіючий.

Струми до рухомих рамок логометричного вимірювального механізму підводяться за допомогою безмоментних струмовідводів - тонких металевих стрічок з нехтовно малим протидіючим моментом.

Відхилення рухомої частини логометра пропорційно відхиленню електричних струмів I₁, І₂, що протікають через рамки, тобто кут відхилення вимірювального механізму α буде:

α = F(I₁/І₂).

Відчитовий (испр. звітний) пристрій служить для одержання відчиту (испр. звіту) значень вимірювальної величини і складається із шкали і показника (стрілочного або світового променя, відбитого рухомим дзеркальцем світла). Шкала відчитового (испр. звітного) пристрою являє собою сукупність відміток, що відповідають ряду послідовних значень вимірювальної величини.

Залежно від особливостей перетворення вимірювального параметра переміщення рухомої частини вимірювального механізму аналогові електровимірювальні прилади поділяються на магнітоелектричні, електромагнітні, феродинамічні, індукційні, електростатичні, випрямні та електроні прилади.