כיול מד זרם מד מתח, מד מתח ואט באמצעות פוטנציומטר

אנו יודעים שמתח, זרם והספק נמדדים בוולט, אמפר, וואט ומד מתח, מד זרם ומד וואט משמשים למדידת פרמטרים אלה. אף על פי שמכשירי המדידה הללו מיוצרים בזהירות הם עדיין עשויים לתת קריאות שגיאות בסוף הלקוח. אז מכשירים אלה מכוילים כדי למזער את השגיאה. כאן במאמר זה נסביר כיצד לכייל מד מתח, מד זרם וואטמטר באמצעות פוטנציומטר.

לפני שנפרט לפרטים, נדון תחילה במושג החשוב המשמש במאמר זה.

אם יש לנו שני מקורות מתח באותו ערך המחוברים במקביל כמוצג להלן, אז לא יהיה זרימת זרם ביניהם. הסיבה לכך היא שהערכים הפוטנציאליים של שני המקורות זהים ואף אחד מהמקורות לא יכול לדחוף את הטעינה לאחר. אז במעגל, הגלוונומטר לא מציג סטיה כלשהי.

נשתמש באותה תופעה של איזון שני מקורות מתח בתהליך הכיול.

כיול פוטנציומטר

האיור לעיל מציג את תרשים המעגל לכיול פוטנציומטר.

באיור, משתמשים בתא סטנדרטי עם מתח של 1.50 וולט שאינו מייצר תנודות מתח אפילו במיליוולט בעת העמסה. מקור יציב מסוג זה נחוץ לכיול פוטנציומטר ללא כל שגיאה.

קנה המידה המוליך מוגדל בצורה מדויקת כדי למנוע קריאת החמצה במהלך המדידות. לסולם המוליך יש גם משטח חלק עם ממדים נקיים לחלוקה התנגדות שווה לכל אורכו.

הריאוסטט קיים לצורך התאמת זרימת הזרם בלולאת המעגל ובכך אנו יכולים להתאים את ירידת המתח ליחידת אורך לאורך הסולם המוליך. כאן מחובר גם גלוונומטר לדימוי העריקה המתרחשת במקרה של זרם זרם בין לולאת התא הסטנדרטית לולאת המידה המוליכה. EMF הלא ידוע כאן מחובר לגלוונומטר למדידה לאחר כיול הפוטנציומטר.

עובד:

ראשית, הפעל את המתח והתאם את הריאוסטט כדי לאפשר זרם של כמה מאות מיליאמפר לזרום בלולאת המעגל הראשי. מכיוון שהסולם המוליך נמצא גם בלולאה הראשית אותו זרם זורם דרכו ומייצר נפילת מתח. למרות שנפילת המתח מופיעה על פני אבנית המתכת תפוז לאורך כל גופה באופן שווה.

לאחר הופעת נפילת המתח לאורך הסולם המוליך, אם ניקח את המגע הזזה ונע לאורך סולם המתכת מאפס, אז הזרם זורם ממעגל משני למעגל ראשוני בגלל חוסר איזון במעגל. וככל שמגע הזזה מתרחק מאפס, גודל זרימת הזרם הזה פוחת. הסיבה לכך היא שכאשר שטח המגע גדל, ירידת המתח על פני השטח המוקטנת תתקרב למתח של התא הסטנדרטי. אז בנקודה מסוימת, ירידת המתח על פני השטח המוקטן תהיה שווה למתח של התא הסטנדרטי ובאותה נקודה לא תהיה זרימת זרם בין שני מעגלים.

כעת, כאשר מחובר גלוונומטר במעגל המשני, הוא יראה סטייה בתצוגה שלו בגלל זרימת הזרם וגובה הזרם גבוה יותר תהיה הסטייה. בהתבסס על זה, הגלוונומטר לא יראה שום סטייה רק ​​כאשר שני המעגלים מאוזנים וזה המצב שננסה להשיג לצורך כיול הפוטנציומטר.

להבנה טובה יותר, בואו נראה את המעגל המוצג להלן המציג את מצב האיזון.

אם אנו מניחים שהתנגדות מגע מתכת מאורך 0 עד 100 ס"מ כ- R, אז ירידת המתח על כל מגע המתכת באורך 100 ס"מ היא V = IR. מכיוון שהנחנו מעגל מאוזן, ירידת המתח הזו 'V' חייבת להיות שווה למתח של התא הסטנדרטי ותהיה אפס סטייה בקריאת הגלוונומטר.

כעת על ידי מדידת אורך מדויק זה בו הגלוונומטר מראה אפס, אנו יכולים לכייל את סולם הפוטנציומטר בהתבסס על ערך מתח התא הסטנדרטי.

אז אורך קנה המידה של 1 ס"מ מחזיק = 1.5 v / 100 cm = 0.005 V = 5 mV.

לאחר הכרת ירידת המתח בסנטימטר בסולם הפוטנציומטר, חבר את המתח הלא ידוע למעגל המשני והחלק את המגע כדי למדוד את האורך בו תהיה לנו סטיית אפס. לאחר שידענו אורך הסולם הזה בו מתרחש איזון, אנו יכולים למדוד את הערך של EMF לא ידוע כ-

V = (אורך המגע) x (5mV).

יישומים של פוטנציומטרים

בנוסף למדידת המתח הלא ידוע, ניתן להשתמש בפוטנציומטר גם למדידת הזרם וההספק, הוא רק זקוק לכמה רכיבים נוספים למדידתם.

פרט למדידת מתח, זרם והספק, הפוטנציומטרים משמשים בעיקר לכיול מד מתח, אמטר ומד וואט. כמו כן, מכיוון שהפוטנציומטר הוא מכשיר DC, המכשירים שיש לכייל חייבים להיות מסוג ברזל נע או זרם אלקטרודינמומטר.

כיול מד מתח באמצעות פוטנציומטר

במעגל, המרכיב החשוב ביותר בתהליך הכיול הוא אספקת מתח DC יציבה מתאימה. הסיבה לכך היא שתנודות במתח האספקה ​​יגרמו לשגיאה בכיול מד המתח ובכך יוביל לכישלון שלם של הניסוי. אז תא מתח סטנדרטי עם ערך מסוף יציב נלקח כמקור ומחובר במקביל למתח מתח שצריך לכייל. שני סירי הגימור "RV1" ו- "RV2" משמשים להתאמת המתח שאמור להופיע על פני מד המתח כפי שמוצג באיור.

תיבת יחס מתח מחוברת גם במקביל למד מתח כדי לחלק את המתח על פני מד המתח ולקבל ערך מתאים המתאים לחיבור הפוטנציומטר.

עם כל ההתקנה במקום, אנו מוכנים לבדיקת הדיוק של מד המתח. אז כדי להתחיל, פשוט ספק את הכוח למעגל כדי לקבל קריאה על מד המתח ומתח לא ידוע ביציאת תיבת יחס המתח. כעת נשתמש בפוטנציומטר מכויל למדידת המתח הלא ידוע הזה.

לאחר קבלת קריאת הפוטנציומטר, בדוק האם קריאת הפוטנציומטר תואמת את קריאת המתח. מכיוון שהפוטנציומטר מודד את הערך האמיתי של המתח, אם קריאת הפוטנציומטר אינה תואמת לקריאת מד המתח, אזי שגיאה שלילית או חיובית. ולתיקון, ניתן לצייר עקומת כיול בעזרת קריאות מד מתח ופוטנציומטר.

כמו כן, לצורך דיוק המדידות, יש צורך למדוד מתח קרוב לטווח המרבי של הפוטנציומטר ככל האפשר.

כיול מד זרם באמצעות פוטנציומטר

כאמור לעיל, נשתמש במתח אספקת DC יציב מתאים כדי למנוע טעויות בכיול שאינן מייצרות תנודות מתח במהלך כל הניסוי. ריאוסטט משמש להתאמת גודל הזרם הזורם במעגל כולו. כמו כן, התנגדות רגילה 'R' בעלת ערך מתאים עם יכולת נשיאת זרם מספקת ממוקמת בסדרה עם המד זרם (שנמצא בכיול) לקבלת פרמטר מתח המתייחס לזרם הזורם במעגל.

כעת לאחר הפעלת החשמל, זרם 'אני' זורם במעגל כולו ועם קריאת זרימת זרם זו תיווצר על ידי המד זרם הנמצא בלולאה. כמו כן, ירידת מתח תתרחש על פני ההתנגדות הסטנדרטית 'R' בגלל זרימת זרם זו.

כעת נשתמש בפוטנציומטר למדידת המתח על פני הנגד הסטנדרטי ואז נשתמש בחוק אוהם כדי לחשב את הזרם דרך ההתנגדות הסטנדרטית.

זהו הזרם I = V / R כאשר V = מתח על פני הנגד הסטנדרטי שנמדד על ידי הפוטנציומטר, ו- R = התנגדות של נגד סטנדרטי.

מכיוון שאנו משתמשים בנגד הסטנדרטי, ההתנגדות תהיה ידועה במדויק והמתח על פני הנגד הסטנדרטי נמדד על ידי הפוטנציומטר. הערך המחושב יהיה הערך המדויק של הזרם הזורם דרך הלולאה. ואז השווה ערך מחושב זה עם קריאת מד זרם כדי לבדוק את הדיוק של המד זרם. אם יש שגיאות, נוכל לבצע התאמות נדרשות למד זרם כדי לתקן את השגיאות.

כיול וואטמטר באמצעות פוטנציומטר

כפי שצוין לעיל לתהליך כיול מדויק, נשתמש בשני ספקי כוח DC יציבים מתאימים כמקורות. בדרך כלל, אספקת מתח נמוך מחוברת בסדרה עם סליל הזרם של מד וואט ואספקת מתח בינונית מחוברת לסליל הפוטנציאלי של מד הוואטמטר. ריאוסטט במעגל העליון משמש להתאמת גודל הזרם הזורם דרך סליל הזרם וסיר הגזירה במעגל התחתון משמש להתאמת המתח על פני הסליל הפוטנציאלי.

זכור כי סיר לקצץ עדיף להתאמת המתח וראוסטט עדיף לכוונון הזרם במעגל.

כמו כן, התנגדות 'R' רגילה של ערך מתאים ויכולת נשיאת זרם מספקת ממוקמת בסדרה עם סליל הזרם של מד הוואט. והתנגדות סטנדרטית זו תייצר ירידת מתח על פניו כאשר זרם זורם במעגל הסליל הנוכחי.

לאחר הפעלת החשמל נקבל שתי קריאות מתח לא ידועות, האחת נמצאת בפלט מחלק המתח והשנייה נמצאת על פני ההתנגדות הסטנדרטית 'R'. כעת אם משתמשים בפוטנציומטר למדידת המתח על פני הנגד הסטנדרטי, נוכל להשתמש בחוק אוהם כדי לחשב את הזרם דרך ההתנגדות הסטנדרטית. מכיוון שהסליל הנוכחי נמצא בסדרה עם ההתנגדות הסטנדרטית הערך המחושב מייצג גם את הזרם שעובר דרך הסליל הנוכחי. באופן דומה, השתמש בפוטנציומטר בפעם השנייה כדי למדוד את המתח על פני הסליל הפוטנציאלי של מד הוואט.

כעת, לאחר שמדדנו את הזרם דרך סליל הזרם והמתח על פני הסליל הפוטנציאלי באמצעות פוטנציומטר, אנו יכולים לחשב את ההספק כ

הספק P = קריאת מתח x ערך זרם.

לאחר החישוב נוכל להשוות ערך מחושב זה לקריאת מד-וואט כדי לבדוק אם קיימות שגיאות. לאחר שנמצאו השגיאות, בצע התאמות נדרשות למד הוואט כדי להתאים את השגיאות.

כך ניתן להשתמש בפוטנציומטר בכיול מד מתח, מד זרם ומד וואט כדי לקבל קריאות מדויקות.