Analogové měřicí přístroje

    Tyto přístroje jsou sice v současné době na ústupu, nicméně ještě se několik typů používá. Zmíníme se tedy o těch nejdůležitějších.

    Současné analogové měřicí přístroje pracují na principu využití magnetických a dynamických účinků elektrického proudu. Hlavní částí je elektromechanický systém ( soustava ), který převádí elektrickou veličinu na mechanickou výchylku – analogový údaj. Tento údaj na číselnou hodnotu už musíme převést sami jako obsluha.

    Měřicí systém těchto přístrojů se skládá z pevné a otočné, pohyblivé části, na které je připevněnu ručka. Údaj z polohy ručky se odečítá ze stupnice. Stupnice je většinou rozdělena na hlavní a pomocné dílky. Pohyblivá část je uložena buď v hrotových ložiskách ( kamenech ) nebo na napjatých páscích ( vláknech ). Elektromagnetické síly procházejícího proudu způsobí otáčení pohyblivé části. Aby došlo k ustálení výchylky, je třeba ještě další síla – direktivní, která působí proti a zároveň vrací ručku do nulové polohy. K tomu slouží spirálové pružiny nebo napjaté pásky. Zároveň slouží k přívodu proudu do cívky. Měřicí systém musí být vybavený mechanismem k nastavování nulové polohy ručky. Aby byla výchylka „stálá“ a nekmitala, je nutné ještě zabudovat do přístroje systém tlumení – brzdění – pohybu ručky.

Základní pojmy a značky

Vlastní spotřeba přístroje – při měření analogovým přístrojem se část měřené veličiny využije na vychýlení pohyblivé části s ručkou. Tato část pak v odečítané měřené hodnotě „chybí“. Tím vzniká chyba měření, která může ovlivnit přesný výsledek měření a musíme s ní počítat – chybu kompenzovat.

Přetížitelnost přístroje – je to násobek jmenovité hodnoty veličiny, pro kterou je přístroj vyrobený. Běžný přístroj musí bez poškození snést 120 % přetížení – to je přetížitelnost 1,2. Větší překročení maximálních hodnot již může přístroj trvale poškodit.

Konstanta měřicího přístroje – rozsahu – je to podíl měřicího rozsahu a počtu dílků stupnice. Základní údaj pro odečet měřené hodnoty.

V principu:

                          rozsah přístroje
konstanta = ————————— ( výsledek je bezrozměrné číslo )
                      počet dílků stupnice

Citlivost měřicího přístroje – převrácená hodnota konstanty. Udává počet dílků stupnice na danou jednotku měřené veličiny. Pro běžné měření se většinou neužívá.

Uložení otočné části – musí „zařídit“ jemné, okamžité, natočení pohyblivé části měřicího systému. Tření musí být minimální, aby k natáčení nebyly potřeba velké síly.
Uložení pomocí hrotového ložiska – ložiskových kamenů. Otočná část je upevněná na osičce s mírně zakulacenými hroty. Ty dosedají do dolíků pevné části ložiska. Pro seřízení jsou opatřené stavěcím šroubem.

Způsob hrotového uložení

Ložisko musí být dobře seřízené, musí mít „lehký“ chod a nesmí se „viklat“. Samozřejmě v celém systému nesmí být žádné nečistoty

Způsob závěsového uložení
U obou způsobů uchycení otočného mechanismu je způsob na zadní straně měřicího přístroje stejný, jen se nepoužívají stavící šrouby. Uchycení je pevné.

Ukazatel měřené hodnoty – u přístrojů vyráběných v současné době je to ručička ( ručka ). Má nožový nebo nitkový tvar. Je vyrobena z tenkého hliníku nebo skelného vlákna. Může být i plastová.

Ručka je připevněna k pohyblivé části měřicího přístroje. Musí být precizně vyvážena. K tomuto účelu má 2 závaží – u běžných přístrojů kapky pájky Sn – Pb. Vyvážení bývá vázáno na danou polohu přístroje při měření – ležatou nebo stojatou.

Měřicí poloha – poloha, kterou musí přístroj při měření zaujímat a při které výrobce garantuje uváděnou přesnost. Bývají dvě: ležatá a stojatá. Může být i šikmá. Tento údaj bývá zobrazený na stupnici přístroje jako značka:

Ze značek je význam dobře poznat a nebývá nutné další vysvětlení.

Tlumení otočného ústrojí – způsobuje „zklidnění“ polohy ručky v dané výchylce v co možná nejkratším čase. Kdyby nebyla ručka tlumená, při každé změně výchylky by následovalo „komíhání“ kolem konečné polohy. V současné době se používá hlavně tlumení magnetické. Je to dané hlavně typem vyráběné soustavy. Může být i tlumení vzduchové.

Magnetické tlumení

Magnetické tlumení současných běžných přístrojů, které mají pohyblivou cívku, je prováděné tak, že cívka je navinutá na hliníkovém rámečku. V rámečku při otáčení v magnetickém poli vznikají vířivé proudy, které působí vždy proti směru pohybu výchylky.

Vzduchové tlumení


Vzduchové tlumení kmitání pohyblivé části měřicího přístroje je provedené křidélkem, které je spojené s ručkou. Křidélko je vyrobené z tenkého hliníkového plechu – musí mít velmi malou hmotnost. Křidélko je těsně uzavřené ve vzduchové komůrce s malou štěrbinou, aby odpor vzduchu byl co největší. Natáčením ručky se natáčí i křidélko v komůrce a vzduch klade pohybu odpor. Při velmi malé hmotnosti ručky vzniká velmi účinný „tlumící“ efekt. Tento způsob tlumení se používá u přístrojů, které nemají pohyblivou cívku.

Třída přesnosti – je daná výrobcem a určuje přesnost měření ( míru nejistoty ) konkrétního přístroje. Na stupnici se uvádí číslem. Někdy spolu se symbolem pro měření stejnosměrných, střídavých nebo obojích veličin. Analogové měřicí přístroje, které jsou v současné době v nabídce elektronických obchodů, jsou většinou vyráběné ve třídě 1 – 1,5 - 2,5 – 5 a jsou určené pro běžný provoz.

Například:

Měřicí přístroj je ve třídě 2,5 a je určen pro měření stejnosměrných veličin:   

Měřicí přístroj je ve třídě 2,5 a je určen pro měření střídavých veličin:           
Mohou být také značky obojí.

Měřicí přístroj je ve třídě 2,5 a je určen pro měření stejnosměrných veličin: symbol CLASS 2,5

Izolační pevnost – je daná výrobcem a udává hodnotu maximálního napětí, kterému mohou být vystaveny živé části přístroje proti pouzdru. Značí se 5-cípou hvězdičkou a číslo uvnitř udává hodnotu napětí v kV.

Například:

Podle uvedených značek jsou přístroje odolné do hodnoty zkušebního napětí 1 kV, respektive 4 kV.

Měřicí soustava – udává typ měřicího přístroje, typ jeho měřicího systému. Na přístroji by měla příslušná soustava udána značkou. Dnešní některé dostupné přístroje již značku nemají. Příslušnou soustavu již musíme eventuálně určit sami. Oproti dřívější době dnes můžeme hovořit o 3 měřicích soustavách. Magnetoelektrické, která je běžně v prodeji, feromagnetické ( elektromagnetické ) a elektrodynamické. Poslední 2 uvedené soustavy sice běžně v prodejnách elektroniky nejsou, ale jsou stále na objednávku vyráběné, hlavně jako panelové přístroje. Zmíníme se o nich v následujících kapitolách.

Rušivé vlivy měření – jedná se o stavy a příčiny, které ovlivňují přesnost měření, někdy i zásadním způsobem.

- Mechanické vlivy – největší hrozbou je tření otočného mechanismu přístroje. V hrotových ložiskách ho nikdy nejde úplně odstranit. Lze ho zmírnit vyšším tahem spirálových pružin, ale za cenu menší citlivosti přístroje. K pohybu ručky je třeba větší síla a tím samozřejmě je větší spotřeba přístroje. Ideální je uložit otočný mechanismus na závěsná vlákna. Nepříznivě působí při měření také otřesy pracovního místa ( motorová vozidla ). Pro tyto účely se konstruují přístroje s vyšší odolností a menší přesností. Při natáčení přístroje v ruce si můžeme všimnout, že se poloha ručky trošku mění. Proto se doporučuje dodržet pracovní polohu danou výrobcem.

- Vliv oteplení – většina elektrických materiálů mění svůj odpor v závislosti na oteplení. Proto je třeba používat materiály, které závislost na teplotě mají co nejmenší. Jedná se hlavně o rezistory pro nastavení měřicích rozsahů. Rovněž průměr vodičů navinutých cívek musí odpovídat procházejícímu proudu.

- Vliv vnějšího magnetického pole – u elektromechanických měřicích přístrojů je nutné této hrozbě co nejvíce zamezit. Protože tyto přístroje měří na principu elektromagnetické výchylky, obecně platí, že je zásadně umísťujeme mimo vliv vnějších elektromagnetů. Jestliže není jiná možnost, používají se měřicí systémy zastíněné ocelovým plechem.

zpět