3.2.2. Прилади випрямляючої системи
З виразу для крутного моментуМвипливає, що прилади МЕ системи безпосередньо можуть бути використані тільки для роботи з постійними напругами і струмами, а для роботи в ланцюгах змінного струму їм потрібні перетворювачі змінного струму в постійний випрямлячі (детектори) . Можуть застосовуватися різні типи детекторів: амплітудного значення, середнього значення, середнього квадратичного (діючого) значення. Найбільш поширені у простих аналогових електромеханічних приладах детектори середнього випрямленого значення як найпростіші та найдешевші.
Мал. 3.4. Схеми (а,) вольтметра середнього випрямленого значення, часові діаграмиб
На рис. 3.4,апоказаний варіант схеми вольтметра змінної напруги з двонапівперіодним випрямлячем, а на рис.3.4,б- тимчасові діаграми вхідної напругиu(t) і випрямленого струмуiв(t) через магнітоелектричний ІМ.
Випрямляч утворений мостом з чотирьох напівпровідникових діодівVD1,VD2,VD3,VD4,включених таким чином, що випрямлений струмiв(t) через ІМ завжди тече в один бік, незалежно від полярності вхідної напруги. Якщо на якомусь інтервалі часу на верхньому вхідному затиску (див. рис. 3.4,а)позитивний потенціал, то відкриваються діодиVD1таVD3,а діодиVD2таVD4закриті, і струм через ІМ тече праворуч наліво. Якщо позитивний потенціал на нижньому вхідному затиску, то відкриваються діодиVD2іVD4(при цьому діодиVD1іVD3закриті), і струм через ІМ також тече праворуч наліво. І хоча крутний момент є змінною функцією випрямленого струму, але внаслідок значноїмеханічної інерційності рухомий частини ІМ показання приладу при частотах вище 10 Гц дорівнюють середньому значенню поточного в рамці струмуiв(t), тобто. рівні середнього випрямленого значенняIсв. Додатковий резисторRД,по-перше, встановлює зв'язок між вхідною напругою і номінальним струмом МЕ механізму і, по-друге, забезпечує досить високий вхідний опір вольтметра. Таким чином, показання вольтметра пропорційні середньому випрямленому значенню вхідної напругиu(t).Крім розглянутої схеми, застосовуються і більш дешеві рішення двонапівперіодного випрямлення, наприклад такі, як на рис. 3.4,в(опір резисторівR1іR2рівні).
У деяких простих приладах застосовується і однонапівперіодне випрямлення (рис.3.5,а). При цьому значення опору резистора R вибирають рівним опору ІМ рамки.
Щоправда, у разі чутливість приладу помітно нижче, оскільки середнє випрямлене значення струму у цій схемі вдвічі менше, ніж за двополуперіодному випрямленні (рис.3.5,б).
Мал. 3.5. Схема вольтметра з однонапівперіодним випрямлячем (а), часові діаграми (б)
Схеми показані на рис. 3.4 та 3.5, лежать в основі більшості аналогових багатофункціональних вимірювальних приладів – тестерів. Розширення діапазонів виміру вольтметрів реалізується підключенням (перемиканням) різних додаткових резисторів.
Важливо не забувати, що такі вольтметри та амперметри реагують саме на середнє випрямлене значення змінного сигналу, а не на діючу (що найчастіше потрібно). Градуюються ж вони зазвичай у діючих значеннях для окремого (хоч і поширеного) випадкусинусоїдального сигналу. Тому при роботі з помітно несинусоїдальними сигналами можливі великі похибки виміру. Наприклад, при формі сигналу, близького до прямокутної, похибка може досягати 10%.
Позначення приладів випрямної системи на шкалах: