Авометр

Авометр − универсальный прибор для измерения различных параметров цепей постоянного и переменного электрического тока: силы тока, напряжения и сопротивления. Его многофункциональность нашла отражение в названии прибора, которое происходит от сопряжения слов «ампер-вольт-ом-метр». Иногда в обиходе прибор неточно называют тестером (от английского слова test − проба, испытание).

На рис. 1.7 показан вид лицевой панели авометра типа АВО-63. В ее верхней части расположена шкала микроамперметра I магнитоэлектрической системы − основного измерительного механизма авометра.

Рис. 1.7

На лицевую панель вынесены контактные гнезда для подключения прибора к измеряемой цепи, а также ручки переключателя рода работы 2 и потенциометра установки нуля омметра 3. Для удобства работы контактные гнезда объединены в три функциональные группы: левая 4 используется при измерениях напряжения в электрических цепях, правая 5 − при измерениях силы электрического тока, нижняя 6 − при измерениях сопротивления. В свою очередь, первые две группы делятся на две подгруппы каждая: для измерения параметров постоянного и переменного тока соответственно. Вблизи каждой группы на панели нанесены условные обозначения вида измеряемого электрического тока (постоянный «-» или переменный «~») и наименования измеряемого параметра, совпадающие с его размерностью (сила тока или напряжение, mА или V, соответственно). Около каждого гнезда указан также предел измерений, т. е. максимальное значение измеряемого параметра, соответствующее отклонению стрелки прибора до конца шкалы.

Подключение авометра к исследуемой электрической цепи осуществляется с помощью двух соединительных проводников с наконечниками на концах 7. Длинные наконечники (щупы) служат для присоединения непосредственно к элементам цепи. При необходимости на них надевают зажимы типа «крокодил» 8.

Для проведения измерений в цепях постоянного тока микроамперметр авометра снабжен набором шунтов и добавочных сопротивлений, которые расположены под лицевой панелью прибора. Так как приборы магнитоэлектрической системы могут измерять лишь постоянный ток, то для работы в цепях переменного тока микроамперметр авометра снабжен выпрямителем из двух полупроводниковых диодов, преобразующих переменный ток в постоянный, а также дополнительным набором шунтов и добавочных сопротивлений.

Подключение выпрямителя к измерительному механизму осуществляют с помощью переключателя 2, а подключение того или иного шунта или добавочного сопротивления − с помощью короткого наконечника одного из соединительных проводников, вставляемого в то или иное гнездо на лицевой панели. Короткий наконечник второго проводника при этом должен быть вставлен в гнездо с надписью «общ», расположенное в центре лицевой панели. В некоторых типах авометров это гнездо обозначается знаками «*» (звездочка) или «-» (минус). Последнее обозначение указывает, что этот соединительный проводник должен подключаться к той точке измеряемого участка цепи, которая имеет отрицательный потенциал. Это является общепринятым для авометров и других многопредельных электроизмерительных приборов постоянного тока. Для соблюдения правильной полярности подключения прибора соединительные проводники и (или) наконечники на них имеют разный цвет.

При измерении силы тока или напряжения с помощью авометра необходимо:

· отключить источники питания в измеряемой цепи;

· установить переключатель рода работы в положение, соответствующее виду измеряемого электрического тока (указателем положения переключателя является белая точка на ручке переключателя);

· произвести оценку значения измеряемой величины и выбрать соответствующий предел измерения (если значение измеряемой величины не известно, то выбирают наибольший предел измерений);

· вставить короткий наконечник одного из соединительных проводников в гнездо «общ», а другого − в гнездо, соответствующее выбранному пределу измерений;

· присоединить щупы соединительных проводников к нужным точкам участка электрической цепи (при измерениях силы тока последовательно, т. е. в разрыв цепи, при измерениях напряжения − параллельно исследуемому участку цепи) с соблюдением полярности подключения;

· включить источник тока исследуемой цепи (если стрелка прибора отклонилась влево, необходимо немедленно отключить источник и изменить полярность подключения авометра!);

· провести отсчет значения измеряемой величины по выбранной шкале прибора (если стрелка прибора «зашкаливает», нужно отключить источник тока, увеличить предел измерения прибора и провести повторное измерение).

При использовании авометра для измерения сопротивления участка цепи необходимо переключатель рода работ установить в положение «W», а короткие наконечники соединительных проводов вставить в гнезда нижнего ряда (один из них обязательно вставляйте в гнездо «общ. W»). Цифры, нанесенные около этих гнезд, обозначают множитель, на который нужно умножить показания шкалы прибора, чтобы получить результат измерения.

Упрощенная схема авометра в режиме омметра приведена на рис. 1.8.

Из рисунка видно, что в этом режиме в измерительную цепь прибора включается внутренний источник тока (гальванические элементы типа 332, которые установлены в корпусе авометра под крышкой с надписью «Батарея»). При этом прибор измеряет силу тока в цепи, состоящей из последовательно включенных гальванических элементов, измеряемого сопротивления (R_x), измерительного механизма прибора и переменного резистора (ручка «Установка нуля»). Очевидно, что сила тока равна нулю, если цепь разомкнута (R_x = ∞), и максимальна при R_x = 0. Это максимальное значение силы тока со временем уменьшается, так как гальванические элементы «садятся» и увеличивается их внутреннее сопротивление. Для компенсации этого изменения необходимо уменьшить величину резистора «Установка нуля». Поэтому перед каждым измерением сопротивления следует замкнуть между собой длинные щупы соединительных проводов (что соответствует R_x=0) и поворотом ручки резистора установить стрелку прибора в крайнее правое положение, так как нуль шкалы омметра соответствует силе тока полного отклонения стрелки прибора (если этого добиться не удается, то необходимо заменить элементы). Затем щупы подключаются к измеряемому участку цепи, и отсчет ведется по соответствующей шкале прибора с учетом выбранного множителя.

Режим омметра авометра может быть использован для проверки исправности электрических цепей: при разрыве цепи стрелка прибора не отклоняется, а при коротком замыкании устанавливается на нулевое деление шкалы омметра.

Внимание!

Категорически запрещается проводить измерения сопротивления на участке цепи, находящемся под напряжением.

Во избежание преждевременного разряда элементов внутреннего источника тока не оставляйте щупы авометра замкнутыми на длительное время.

ЦЕНА ДЕЛЕНИЯ И ТОЧНОСТЬ ПРИБОРОВ

Ценой деления называют значение измеряемой величины, вызывающее отклонение указателя на одно деление шкалы. Если шкала прибора равномерна, то цена деления определяется отношением предела измерения прибора А к полному числу делений N, т. е. цена деления равна:

C=A/N. (9)

Другой важнейшей характеристикой прибора является его точность, которая определяет погрешность прибора при данном измерении.

Как известно, погрешность прибора характеризуется двумя величинами:

– абсолютной погрешностью:

, (10)

где а₀ − точное значение величины; а − измеряемое значение этой же величины;

– относительной погрешностью:

. (11)

Для характеристики точности приборов пользуются также приведенной погрешностью, которая определяется как отношение абсолютной погрешности измеряемой величины к наибольшему значению величины а_max, измеряемой прибором на данном пределе измерения:

. (12)

С помощью введенной величины g все электроизмерительные приборы подразделяют на восемь классов точности: g = 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0.

Приборы с g = 0,05 −0,5 называют прецизионными и применяют для точных лабораторных измерений. Приборы с g= 1,0 − 4,0 − технические.

Из формулы (12) следует, что, зная приведенную погрешность g и предел измерения а_max, можно легко определить абсолютную погрешность прибора:

. (13)

Относительную погрешность d_a данного измерения а₀ можно оценить, пользуясь формулой (11), заменив в ней а₀ на а. Таким образом, d_a обратно пропорциональна определяемой величине, и измерения тем точнее, чем d_a ближе к предельному значению.

СПЕЦИФИКАЦИЯ ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ

Под спецификацией понимают систему условных обозначений и разъяснений, которые либо нанесены на лицевую панель или шкалу прибора согласно соответствующему ГОСТу (например ГОСТ 13600-78), либо даны в паспорте прибора. В спецификации указываются:

− название прибора (амперметр, вольтметр и т. д.) или его условное обозначение;

− тип прибора в соответствии с заводской маркировкой (например, микроамперметр типа М 195);

− система прибора (отмечается условным обозначением);

− род тока (постоянный − условное обозначение «-», переменный − условное обозначение «~»);

− пределы измерений;

− класс точности.

Кроме вышеперечисленных характеристик приборов при измерениях

важно учитывать такие параметры, как внутреннее сопротивление, частотный диапазон, входная емкость.

Технические характеристики основных электроизмерительных приборов наносятся в виде условных обозначений на шкалы этих приборов. Приводим наиболее распространенные условные обозначения, нанесенные на шкалы основных электроизмерительных приборов.

1. Род измеряемых величин.