Mätning av elektriska storheter Oscilloskopet
Mål Känna till egenskaperna hos grundtyperna av instrument för mätning av elektrisk spänning, ström, resistans och effekt Ha förståelse för onoggrannhet och kalibreringsbehov hos instrument Förstå grundprincipen hos ett oscilloskop
Indelning av instrument Analoga / digitala Avser oftast avläsning snarare än mätprincip Visarinstrument / sifferinstrument Elektromekaniska / elektroniska Funktionsprincip hos mätningen
Felvisning och kalibrering Alla instrument behöver kalibrering Säljs kalibrerade Begränsad tid för noggrannhet Ackrediterad mätplats SWEDAC (myndighet) Spårbarhet ISO 9000
Elektromekaniska instrument Vridspole Vridjärn Elektrodynamiskt
Vridspoleinstrument Källa: www.ict.kth Vridspole, vertikal montering, onoggrannhet 2,5 % av full skala 2,5 Liggande: Lutande:
Vridspoleinstrument Visar ström Permanentmagnet, rörlig spole, torsionsfjäder Mekaniskt medelvärdesbildande Likriktare och vridspoleinstrument visar växelspännings medelvärde Graderas ofta för effektivvärde hos sinus men fungerar då bara för sinus
Vridjärnsinstrument En fast och en rörlig mjukjärnsbit i samma fält När fältet ökar repellerar järnbitarna och vrider sig i förhållande till varandra Utslag proportionellt mot strömmen i kvadrat Effektivvärdesvisande
Elektrodynamiskt En fast och en rörlig spole Utslaget proportionellt mot spolströmmarnas produkt Om samma ström i båda spolarna visas utslag proportionellt mot kvadraten.
Att mäta ström med elektromekaniska instrument Shuntmotstånd!
Att mäta spänning med elektromekaniska instrument Seriemotstånd!
Multimeter (AVO-meter)
Instrument påverkar kretsen R 2 parallellkopplas med R i!
Digitala mätinstrument Digitalt är tid lätt att mäta Noggrann frekvens Avläsning med siffror (entydigt) Diskretiserad analog skala kan finnas Spänningar och strömmar omvandlas genom kombination av jämförelser och tidmätningar
Räknaren är grunden Antalet pulser under tiden T räknas
Enkelt att göra en frekvensräknare Antalet pulser under fast tid räknas!
Låt den okända signalen bestämma tiden så blir det periodtid
Digital spänningsmätning ADC : Analog Digital Omvandlare
Dual slope -omvandlare Bestämt antal pulser Antalet pulser motsvarar spänningen U x
Multimeter DMM Digital MultiMeter DVM Digital VoltMeter
Växelspänning Enkla digitala instrument likriktar och kalibrerar medelvärdet så att det är effektivvärdet för sinus Kretsar för att mäta TRUE RMS finns och används i bättre multimetrar
Påverkan på kretsen Digitala voltmetrar kan göras med mycket hög inre resistans Strömmätning sker genom spänningsmätning över shuntresistans Högre strömmar - Strömtransformatorer (AC) - Strömprobar (Hall-effekt AC och DC)
Strömmätning - Shunt Fungerar för DC Hög bandbredd Inget vinkelfel Ingen galvanisk separation
Strömmätning - Strömtransformator Fungerar inte för DC Begränsad bandbredd Vinkelfel Syns som en induktans i huvudkretsen Galvanisk separation
Open loop Strömmätning - Halleffekt Closed loop Fungerar för DC Hög bandbredd Litet vinkelfel Galvanisk separation
Resistansmätning
4-tråds resistansmätning (låga resistanser)
Några kontrollpunkter När kalibrerades instrumentet spårbarhet Hur anges onoggrannheten? Läs spec! % av avläst värde % av full skala Antal enheter i sista siffran Hur påverkar instrumentet kretsen?
Oscilloskopet Stor mängd information i en mätning Signalers tidsberoende framgår Ömsesidig tidsrelation Stabilitet brus störningar
Klassisk uppbyggnad
Blockschema
Tidbasen - svepet Spänningsramp till X-plattorna gör att strålen rör sig i sidled - sveper Brantheten hos rampen avgör hur fort
När ska svepet starta? Trigger!
Flera kanaler Alternerat (en kanal i taget) Hoppa mellan kanalerna under svep - chopper OBS Båda kanalerna har samma jordanslutning (minus)
AD/DC-koppling AC-koppling DC-koppling
Använd prob Spänningsdelare: signalen dämpas 1:10
Digitalt oscilloskop
Sampling
Vikning för hög frekvens
Triggningsmöjligheter