- A potenciométer kalibrálása
- A potenciométerek alkalmazásai
- A voltmérő kalibrálása potenciométerrel
- Az ampermérő kalibrálása potenciométerrel
- A wattmérő kalibrálása potenciométerrel
Tudjuk, hogy a feszültséget, az áramot és a teljesítményt voltban mérjük, amperekben és, wattban és voltmérőben, ampermérővel és wattmérővel mérjük ezeket a paramétereket. Bár ezeket a mérőműszereket gondosan gyártják, mégis hibajelzéseket adhatnak az ügyfél végén. Tehát ezeket a műszereket a hiba minimalizálása érdekében kalibrálják. Itt, ebben a cikkben elmagyarázzuk, hogyan kell kalibrálni a voltmérőt, az ampermérőt és a wattmérőt egy potenciométer segítségével.
Mielőtt részleteznénk, először beszéljük meg a cikkben használt fontos fogalmat.
Ha két azonos értékű feszültségforrás van párhuzamosan csatlakoztatva az alábbiak szerint, akkor nem lesz áramáram közöttük. Ennek oka, hogy mindkét forrás potenciális értéke megegyezik, és egyik forrás sem képes a másikra feltöltődni. Tehát az áramkörben a galvanométer nem mutat elhajlást.
Ugyanezt a jelenséget fogjuk használni, ha két feszültségforrást egyensúlyozunk a kalibrációs folyamatban.
A potenciométer kalibrálása
A fenti ábra a potenciométer kalibrálásának kapcsolási rajzát mutatja.
Az ábrán egy szabványos 1.50V feszültségű cellát használunk, amely terheléskor még millivoltokban sem okoz feszültségingadozásokat. Ez a fajta stabil forrás szükséges a potenciométer hibamentes kalibrálásához.
A vezető skálát pontosan méretezik, hogy elkerüljék a mérés közbeni elolvasást. A vezetőképes skálának sima felülete is van, tiszta vágású méretekkel, egyenlő ellenálláseloszlás mellett a teljes hosszában.
A reosztát az áramkör áramkörének beállításához van jelen az áramkörben, és ezáltal beállíthatjuk az egységnyi hosszúságú feszültségesést a vezető skála mentén. Itt egy galvanométert is csatlakoztatnak annak a hibának a megjelenítésére, amely a standard cellahurok és a vezetőképes hurok közötti áramlás esetén történik. Az ismeretlen EMF itt kapcsolódik a galvanométerhez a potenciométer kalibrálása után történő méréshez.
Dolgozó:
Először kapcsolja be a tápellátást, és állítsa be a reosztátot úgy, hogy néhány száz milliamperes áram folyhasson a főáramkörben. Mivel a vezető skála is a fő hurokban van, ugyanaz az áram folyik rajta keresztül feszültségesést eredményezve. Annak ellenére, hogy a feszültségesés a fémskálán megjelenik, az egész testen egyenletesen oszlik meg.
A vezető skála mentén bekövetkező feszültségesés megjelenése után, ha megfogjuk a csúszó érintkezőt, és nulláról haladunk a fémskálán, akkor az áram áramlik a szekunder körből az elsődleges áramkörbe az áramkör egyensúlyhiánya miatt. És ahogy a csúszó érintkező távolabb kerül a nullától, ennek az áramnak a nagysága csökken. Ennek oka, hogy az érintkezési terület növekedésével a méretarányos terület feszültségesése megközelíti a standard cella feszültségét. Tehát egy bizonyos ponton a méretarányos terület feszültségesése megegyezik a standard cella feszültségével, és ezen a ponton nem áramlik két áramkör között.
Most, hogy egy galvanométer csatlakoztatva van a szekunder áramkörhöz, az áramlás miatt eltérést mutat a kijelzőjén, és nagyobb az áramnál nagyobb lesz az eltérés. Ennek alapján a galvanométer csak akkor mutat eltérést, ha mindkét áramkör kiegyensúlyozott, és ezt az állapotot próbáljuk elérni a potenciométer kalibrálásához.
A jobb megértés érdekében nézzük meg az alább látható áramkört, amely az egyensúly állapotát mutatja.
Ha a fémkontaktus 0 és 100 cm közötti ellenállását feltételezzük R-nek, akkor a teljes 100 cm hosszú fémérintkező feszültségesése V = IR. Mivel kiegyensúlyozott áramkört feltételeztünk , ennek a „V” feszültségesésnek meg kell egyeznie a standard cella feszültségével, és nulla eltérés lesz a galvanométer leolvasásában.
Most, hogy megmérjük ezt a pontos hosszúságot, amelynél a galvanométer nulla, kalibrálhatjuk a potenciométer skáláját a standard cellafeszültség értéke alapján.
Tehát 1 cm-es mérleghossz = 1,5 V / 100 cm = 0,005 V = 5 mV.
Miután megismerte a potenciométer skálán az egy centiméterre eső feszültségesést, csatlakoztassa az ismeretlen feszültséget a szekunder áramkörhöz, és csúsztassa az érintkezőt annak a hosszának a mérésére, amelynél nulla eltérésünk lesz. Miután megtudtuk ezt a mérleghosszt, amelynél az egyensúly megtörténik, meg tudjuk mérni az ismeretlen EMF értékét, V = (az érintkezés hossza) x (5 mV).
A potenciométerek alkalmazásai
Az ismeretlen feszültség mérése mellett a potenciométer az áram és a teljesítmény mérésére is használható, csak néhány extra alkatrészre van szükség a méréshez.
A feszültség, áram és teljesítmény mérésén kívül a potenciométereket elsősorban a voltmérők, az ampermérők és a wattmérők kalibrálására használják. Továbbá, mivel a potenciométer egy egyenáramú eszköz, a kalibrálandó műszereknek egyenáramú mozgó vas- vagy elektrodinamométer típusúaknak kell lenniük.
A voltmérő kalibrálása potenciométerrel
Az áramkörben a kalibrálási folyamat legfontosabb alkotóeleme a megfelelő stabil DC feszültségellátás. Ennek oka, hogy a tápfeszültség esetleges ingadozása hibát okoz a voltmérő kalibrálásában, ami a kísérlet teljes meghibásodásához vezet. Tehát a stabil feszültségértékű szabványos feszültségcellát veszik forrásnak, és párhuzamosan kapcsolják a feszültségmérővel, amelyet kalibrálni kell. A két „RV1” és „RV2” trimmelőedényt a feszültségmérőn az ábrán látható módon megjelenő feszültség beállítására használják.
A feszültségarány-dobozt szintén a feszültségmérővel párhuzamosan csatlakoztatják, hogy megosszák a feszültséget a voltmérőn, és megfelelő értéket kapjanak a potenciométer csatlakoztatásához.
A teljes beállítással készen állunk a voltmérő pontosságának tesztelésére. Tehát a kezdéshez csak biztosítsa az áramellátást, hogy leolvassa a feszültségmérőt és ismeretlen feszültséget a feszültségarány doboz kimenetén. Most kalibrált potenciométerrel fogjuk mérni ezt az ismeretlen feszültséget.
A potenciométer leolvasása után ellenőrizze, hogy a potenciométer leolvasása megegyezik-e a voltmérő leolvasásával. Mivel a potenciométer méri a feszültség valódi értékét, ha a potenciométer leolvasása nem egyezik meg a voltmérő leolvasásával, negatív vagy pozitív hibát jelez. A korrekcióhoz pedig kalibrációs görbét lehet rajzolni a voltmérő és a potenciométer leolvasása segítségével.
A mérések pontosságához a potenciométer maximális tartományához közeli feszültségeket is meg kell mérni, amennyire csak lehetséges.
Az ampermérő kalibrálása potenciométerrel
Mint fent említettük, megfelelő stabil egyenáramú tápfeszültséget fogunk használni a kalibrálási hibák elkerülésére, amelyek nem okoznak feszültségingadozásokat az egész kísérlet során. A reosztátot az egész áramkörön átáramló áram nagyságának beállítására használják. Ezenkívül megfelelő áramerősséggel rendelkező, megfelelő értékű R szabványos ellenállást helyezünk sorba az ampermérővel (amely kalibrálás alatt áll) az áramkörben áramló áramra vonatkozó feszültségparaméter megszerzéséhez.
A tápellátás bekapcsolása után egy „I” áram áramlik át a teljes áramkörön, és ezzel az áramáramlással a hurokban lévő ampermérő generál. Ezen áramáram miatt feszültségesés is bekövetkezik a standard R ellenálláson.
Most egy potenciométerrel mérjük meg a standard ellenállás feszültségét, majd ohmos törvény alapján kiszámítjuk az áramot a szokásos ellenálláson keresztül.
Ez az I = V / R áram, ahol V = a szokásos ellenállás feszültsége a potenciométerrel mérve, és R = egy szabványos ellenállás ellenállása.
Mivel a szabványos ellenállást használjuk, az ellenállás pontosan ismert lesz, és a szokásos ellenállás feszültségét a potenciométerrel mérjük. A kiszámított érték a hurkon keresztül áramló áram pontos értéke lesz. Ezután hasonlítsa össze ezt a számított értéket az ampermérő leolvasásával, hogy ellenőrizze az ampermérő pontosságát. Ha bármilyen hiba van, akkor elvégezhetjük az ampermérő szükséges beállításait a hibák kijavítása érdekében.
A wattmérő kalibrálása potenciométerrel
Ahogy fentebb említettük a pontos kalibrálási folyamathoz, két alkalmas stabil egyenfeszültségű tápegységet fogunk használni forrásként. Általában az alacsony feszültségű tápegységet sorba kötik a wattmérő áramtekercsével, és mérsékelt feszültségű tápellátást kapcsolnak a wattmérő potenciális tekercséhez. A felső áramkörben lévő reosztátot használjuk az áramtekercsen átáramló áram nagyságának beállításához, és az alsó áramkörben levő trim-potot használjuk a potenciális tekercsen átmenő feszültség beállításához.
Ne feledje, hogy a feszültség beállításához előnyösebb a trimmelő edény, az áramkör áramkörének beállításához a reosztát előnyben részesítése.
A wattmérő áramtekercsével sorba kell helyezni a megfelelő értékű és elegendő áramerősségű R szabványos ellenállást is. És ez a szokásos ellenállás feszültségesést generál rajta, amikor áram áramlik az áramtekercs áramkörében.
A tápellátás bekapcsolása után két ismeretlen feszültségleolvasást kapunk, az egyik a feszültségosztó kimenetén van, a másik pedig a szokásos „R” ellenálláson van. Ha egy potenciométert használunk a standard ellenállás feszültségének mérésére, akkor ohmos törvény alapján kiszámíthatjuk az áramot a szokásos ellenálláson keresztül. Mivel az áramtekercs sorban áll a standard ellenállással, a számított érték az áramtekercsen átmenő áramot is jelképezi. Hasonló módon használja a potenciométert másodszor is a wattmérő potenciális tekercsének feszültségének mérésére.
Most, hogy egy potenciométer segítségével megmértük az áramtekercsen keresztüli áramot és a feszültséget a potenciális tekercsen, kiszámíthatjuk
Teljesítmény P = Feszültségleolvasás x Áramérték.
A számítás után összehasonlíthatjuk ezt a számított értéket a wattmérő leolvasásával, hogy ellenőrizzük a hibákat. Miután megtalálták a hibákat, végezze el a szükséges beállításokat a wattmérőn a hibák kiigazításához.
Így lehet egy potenciométerrel kalibrálni a voltmérőt, az ampermérőt és a wattmérőt a pontos leolvasás érdekében.