Логометри та електронні прилади
Логометри. У розглянутих вимірювальних механізмах кут повороту рухомої частини визначається значенням струму, що проходить по їх котушкам. Як випливає із закону Ома, струм I залежить від напруги U, що живить вимірювальний ланцюг. Однак при вимірюваннях опору, частоти змінного струму, температури, тиску та ін. необхідно, щоб кут залежав тільки від вимірюваної величини, а зміна напруги не впливала на результати вимірювання. Тому для вимірювань зазначених величин застосовують логометри - що показують електровимірювальні прилади, що мають два вимірювальні механізми без протидіючих пружин, що створюють два протилежно спрямовані моменти. В результаті цього кут повороту рухомої частини логометра визначається тільки ставленням струмів в котушках цих механізмів. Оскільки зміна напруги надає однакове впливом геть ці струми, то кут φ у разі змінюватися нічого очікувати.
Логометри можуть бути виконані з механізмами вимірювання будь-якої системи. Характерною особливістю їх є відсутність механічних властивостей, що створюють протидіючий момент, внаслідок чого їхня рухома частина за відсутності струму в котушках перебуває в стані байдужої рівноваги.
На рис. 1 як приклад показана принципова схема магнітоелектричного логометра, який застосовується в мегаомметрах. Він складається з двох котушок 1 і 2, розташованих під деяким кутом та жорстко укріплених на загальній осі. До цих котушок підводяться струми I1 і I2 через три еластичні спіралі 5 не створюють при закручуванні механічного моменту.
Мал. 1. Принципова схема магнітоелектричного логометра
Постійний магніт 3 має форму еліпса, тому повітряному зазорі між магнітом і зовнішнім кільцем 4 утворюєтьсямагнітне поле нерівномірне.
В результаті взаємодії струмів I 1 і I 2 з магнітним полем виникають два протилежно спрямовані моменти M 1 і М 2 які пропорційні струмам I 1 і I 2 і індукцій В 1 і В 2 в повітряному зазорі в тих місцях, де знаходяться котушки.
При повороті рухомої частини під дією різниці M 1 -M 2 значення індукцій 1 і B 2 змінюються, так як одна з котушок переміщається в область зі збільшеним (або зменшеним) повітряним зазором, а інша - в область зі зменшеним (або збільшеним) зазором . При цьому змінюються моменти M1 і М2. При деякому положенні рухомої частини моменти M 1 і М 2 врівноважуються, у цьому випадку
I 1 /I 2 = B 2 /В 1 (104)
Таким чином, кожному певному положенню рухомої частини логометра, що характеризується відношенням B 2 /B 1 відповідають певні значення струмів I 1 і I 2 , що проходять по його котушках. При зміні цього відношення змінюватиметься кут φ.
Якщо обидві вимірювальні ланцюги, які включені котушки приладу, живляться однією і тією ж напругою U, то показання приладу не залежатимуть від U, так як при його зміні змінюються пропорційно струми I 1 і I 2 .
Електронні прибори.
Для вимірювання малих сигналів, а також для вимірювань у слаботочних ланцюгах широкого поширення набули електронні прилади, що є поєднанням електронного підсилювача і магнітоелектричного мілівольтметра або системи цифрової індикації.
При вимірюванні електронним приладом зі стрілочною індикацією (рис. 2, а) електрична величина, що вимірюється, посилюється або послаблюється підсилювачем У і перетворюється на сигнал постійного знака U=, який подається на мілівольтметр, відградуйований з урахуванням коефіцієнта посилення підсилювача.
Мал. 2.Структурні схеми приладів зі стрілочною (а) та цифровою (б) індикацією
Підсилювач має дуже великий вхідний опір, тобто споживає невеликий струм із вимірюваної мережі.
При вимірюванні електронним приладом з цифровою індикацією (рис. 2,б) вимірювана величина (напруга постійного струму U x , постійний струм I x або опір R x ) подається на вхід аналогового масштабного перетворювача (АМП), який перетворює її на напругу постійного струму U =. Сигнал U= надходить на вхід аналого-цифрового перетворювача АЦП, де відбувається його вимір. Результат виміру з виходу АЦП видається пристрій індикації УІ, де висвічується вимірювана величина в цифровому значенні.
Електронні прилади завдяки великому вхідному опору і малому струму, що споживається, знаходять широке застосування перш за все для вимірювань в ланцюгах різних електронних пристроїв управління, де використання звичайних приладів може вплинути на режим роботи вимірюваного ланцюга. До таких ланцюгів відносяться системи керування тиристорами на тепловозах, електровозах та тягових підстанціях, пристрої радіозв'язку та ін.
Прилади з цифровою індикацією, крім того, дають більш точний відлік вимірів, незалежний від людини, яка вимірює.