Opisz zasade dzialania cyfrowego woltom czasowo-impulsowego stosuje się tu przetwarzanie pośrednie a/c. Nap mierzone jest tu przetwarzane na odstep czasu, porównywane z nap proporcj do czasu wytwarzanym w generatorze nap liniowego. Układy porównujące A i B generuja impulsy w chwilach zrównania się tego nap z 0 oraz nap KUx. Odstep miedzy impulsami jest Δt=(K/V)*Ux gdzie K-przelozenie nap w układzie wejść, V-szybkosc narastania npa liniowego. Na czas Δt układ steruj otwiera bramke i w tym czasie bramka przewodzi a licznik zlicza impulsy okresie Ti wytwarz w generał impulsow wzorcowych czyli Δt=NTi. W tym układzie przetwarz jest realizowany cyfrowy POM czasu. Wskaźnik cyfr wskazuje liczbe impulsow N zliczona przez licznik czyli wskazuje w dziesiętnym systemie liczenia wartość mierz nap Ux. Jeseli nap Ux jest + to pierwszy impuls generuje układ A, gdy Ux jest – to układ B. układ ten powoduje także zerowanie licznika po każdym cyklu przetwarzania. Zasada dzial woltom cyfr z podwojnym calkowaniem jego zaleta jest prosta konstrukcja w porównaniu do czasowo- impulsowego, ma duza dokładność i odporność na zakłócenia. Nap jest tu przetwarzane na odstep czasu w 2 etapach. Cykl pomiar zaczyna się gdy startuje integrator. Na jego wejście podajemy 2 nap: pomiarowe i nap wzorcowe ze znakiem przeciwnym. Na początku na C jest U=0. Na wejście integratora mamy podane nap wejściowe. Nastepuje linowy wzrost nap które rosnie w określonym odcinku czasu. Po czasie to zostaje tylko wartość nap Uco zalezna od nap wejściowego. W tym momencie nastepuje przelaczenie klucza K. drugi etap trwa tak długo az nap Uco dojdzie do 0 (rozladowanie C). mamy tu stale nachyl nap do osi x. od początku POM otwiera się bramka. Nastepuje odlicznie ilości cylki zegara wzorcowego w określonym czasie NTi. Licznik zlicza a wskaźnik cyfrowy wskazuje liczbe impulsow N, czyli wskazuje w dziesiętnym systemie liczenia wartość mierzonego nap Ux. Etap 1: to ->Uc(to)=0, Uco= -1/RC ∫KUxdt=-K/RC*to*Ux ; 2 etap : UW->Uc=Uco-1/RC∫Δt0(-Uw)dt=(UW/RC)*Δt-(k/RC)*to*Ux po czasie Δt=K*(to/UW)*Ux gdzie to=nTi, Δt=NTi ->N=K*(n/uW)*Ux. Zasada dzial przetwornika C/A z drabinka rezystancyjna R-2R w takim układzie nap wyjściowe okresla się tak : Uwy=(Ur/2R)*R1*(ao+a1/2+a2/4+...+an/2n)=2n-1 * Rr*(R1/R)*(ao*2n+a1*2n-1+a2*2n-2+...+an)= 2n-1 * Ur* (R1/R) * N. Nap wyjsc uzyskuje sie na zasadzie sumowania napiec lub pradow. Jest to układ dobry bo mamy tylko 2 rezystory R i @r. rezystancja zastepczas w układzie jest taka sama i wynosi R. Jest stale sprzężenie i zmienia się Rwej. Jest to przetwornik liczb wyrazonych w kodzie binarnym. Płynącym przez przelaczniki pradom odpowiadaja pozycje kodow binarnych. Przelaczniki analogowe SA zamknięte gdy na odpowiednich pozycjach kodu występują 1 logiczne. Na wyjsciu wzmacniacza operacyjnego uzyskujemy nap proporcjonalne do rezyst wejściowej. Przetwornik c/a z siecia opornikow wagowych przeksztalaca liczbe wyrazona w odpowiednim kodzie na sygnal analogowy o wartości proporcj do danej liczby. Układ przetwornika c/a sklada się ze źródła nap odniesienia, sieci rezyst, wzmacn operacyjnego i przełączników analogowych. Układ ten umozliwia przetwarzanie liczb w kodzie bin i BCD. Wartości rezyst dobrano tak by przy zamkniętych przelacznikach płynęły przez nie prady odpowiadające pozycji kodu (0,1). Przelaczniki SA zamknięte gdy na odpowiednich pozycjach kodu SA 1 logiczne. Nap wyjściowe ze wzmacniacza operac jest proporc do poszczeg pradow przy zamnkietych poszczegol przelacznikach. Jeżeli liczby sa podawane w kodzie bin to ujklad rozszerza się przez dolaczenie dalszych opornikow o wartościach R/24, R/28 itd. W kodzie BCD stosuje się rozszerz przez zastosowanie do każdej dekady 4 opornikow których rezyst jest 10-cio krotnie mniejsza od rezyst dekady poprzedniej. Wada tych przetwornikow jest zmienność rezyst sieci oprnikow przy zmianie liczby przetwarz. Unika się tego przez przelaczanie oprnikow kolejno od źródła odniesienia do potencjalu zerowego. Rezyst sieci oprnikow nie ulega zmianie bez względu na pozycje przełączników, pozostaje stala rowna rezyst zastępczej rownolegle polaczonych opornikow sieci. W związku ze stałością rezyst Rwy rezygnuje się z WO. Nap wyjściowe zalezy od rezyst obciąż Rl. Czujniki rezystancyjne przemieszczenie liniowe lub katowe powoduje zmiane rezyst. Przetwornikiem takim jest potencjometr drutowy wykonany z manganianu, konstantanu. Stosowane sa do pom długości i kata (duze wartości). Do POM przemieszczenia liniowego stosuje się woltomierz . nap mierzone woltomierzem o rezyst >> od rezyst potencjometru, jest miara przesuniecia l gdy U1 jest stabilne : U2=U1*(l / 2lm)=cl. Zastosowanie potencj obrotowego daje możliwość POM kata skrecenia α, wtedy U2=cα.
Czujniki indukcyjne wykorzystuje się zmiane indukcyjności wlasnej cewki L lub wzajemnej M 2 cewek pod wpływem organu ruchomego przetwornika. Do pom malych przemieszczen liniowych (1um-1mm) stosuje się przetworniki dławikowe. Indukcyjność wlasna L jest L=(uoSz2) / ((lFe/us)+2x) z-l zwojow, s-przekroj poprzeczny rdzenia, lFe-srednia droga strumienia w rdzeniu. Do POM przemieszczen od 1cm do 1m stosuje się przetworniki solenoidowe gdzie indukcyjność wlasna L zmienia się w wyniku zmiany położenia rdzenia umieszcz wewnątrz cewki. Do POM przem od 1um do 1 cm stosuje się przetworniki transformat gdzie przem powoduje zmiane indukcyjności wzajemnej M 2 cewek. Przez jedna z cewek plynie prad zmienny a nap indukowane w uzw wtornym przetwornika zalezy od mierzonego przem liniowego. Czujniki pojemnościowe stosowane sa do mierzenia malych i dużych przemieszczen oraz do pom długości i katow. Nie wystepuje tu zuzycie mech bo nie ma tarcia, stosow również do zliczania. Zasada dzial tych przetwornikow polega na zmianie pojemności C w wyniku zmiany odległości lub powierzchni czynnej elektrod. Mamy następujące typy: a) czujnik o zmiennej odl elektrod-do pom malych przemieszczen do 1mm. Wzgledna zmiana C konsens plaskiego spowodowana przemieszczeniem elektrody ruchomej jest (ΔC/C)=(x/d) / (1-(x/d)).; b) czujnik roznicowy wykazuja lepsza liniowość nie te w pkt a), maja 2krotnie wieksza czułość i sa bardziej odporne na wpływy czujnikow zewn. Równanie przetwarzania jest: (ΔC/Co)=(x/d) / (1-(x/d)2) gdzie ΔC=C2-C1, C2= Co / (1-(x/d)); C1= Co / (1+(x/d)). Co=(εεoS) / d. c) czujnik o zmiennej pow czynnej elektrod do pom przemieszczen do kilkudziesięciu cm oraz do przem katowych. Wzgledna zmiana pojemności jest : C/Co=1-(α/αo) gdzie Co=(εεo*r2*αo) / 2d. d)czujnik o zmiennym położeniu dielektryka do pom dużych przemieszczen. Wzgledna zmiana pojemn jest : C/Co=1- (x / l)* (1- (ε / εx) gdzie Co= (εεo*S) / d. Komparator sluza do porównywania sygnałów. Najczęściej porównujemy do sygnalu 0, porównujemy dane nap do nap referencyjnego (odniesienia). Komparator ma na wyjsciu stan wysoki lub niski. Niech na wyjsciu pojawi się -10,1 V to na wejściu pojawi się roznica ΔU=0.01V. układ reaguje na ta zmiane i kompensuje roznice nap i pozniej wraca do stanu poprzedniego (równowagi). Układ tworzy się dla przebiegow czystych i szybkich dla przebiegow wolnozmiennych stosuje się przerzutnik Schmita ze sprzężeniem dodatnim. Sprzężenie to stosuje się by wytworzyc petle histerezy. Pierwsza zmiana nap Uwy pociąga za soba zmiane nap referencyjnego. Bez sprzężenia na wejście + wytworzy się 1V. jeżeli Uwe<1V to oznacza ze nap wyjściowe ma jakas wartość. Roznica miedzy U+ i U- wynosi 1V. Nie ma sprzężenia to wytwarza się wartość max Uwy ze znakiem +. Gdy jest 1V to wystepuje wtedy stan niestabilny. Gdy Uwe>1V to ΔU jest dodatnia i wtedy na wyjsciu pojawia się nap 0V. ze sprzężeniem jeżeli Uwe jest 0 to ΔU<0 i Uwy ma znak +. Powstaje nam dzielnik napiecia. Nap tego dzielnika wzrasta do 1,01V i Uwy= +10V. Gdy dochodzi do U=1,01V to prady się zmienia się co do wartości i mamy. Nap referencyjne osiągnie wartość do 0,999V. Zmiana miedzy tymi nap definiowana jest jako szeroksc petli histerezy. Szerokość te dobiera się tak aby była możliwie waska aby nie tracic informacji, ale musi być wieksza od szumow i czestot zakłóceń (niejednoznaczność sygnalu). Układ do pomiaru temperatury podstawowym elementem czujnikow temp sa termoogniwa zwane termoelementami gdzie powstaje nap w obwodzie zawierajacym rozne metale których zlacza maja rozne temp. Napiecie to jest proporcj do roznicy temperatur obu zlacz. Głównym źródłem błędów pom temp Tx sa zmiany temp odniesienia To. Stabilizacje temp osiaga się przez umieszczenie spoiny odniesienia w kapieli wody z lodem lub w termostacie o stalej temp. Układ pom nie wymagający stabilizacji temp przedstawiony jest na rys. układ zawiera mostek z termorezystorem znajdującym się w tej samej temp co wolne konce. Parametry mostka dobiera się tak ze jego rownowaga zachodzi w temp To rownej znamion temp odniesienia. Jeżeli temp otoczenia rosnie o ΔTo to nap termoelektr E(T) maleje a w mostku kompensacyjnym na skutek przyrostu To wzroście rezyst R(T) a w przekatnej mostka pojawi się nap ΔU(ΔTo) dodające się do E(T) termoelementu. Suma ta nie zalezy od To tylko od Tx. Nap wyjściowe termoelementu mierzy się za pomoca woltomierzy magnetoelektr.
Pomiar rezystancji wybranego uziomu pracującego w systemie miernik laczymy galwanicznie z wybranym uziomem. Wbijamy pomocnicze sady przez które będzie się zamykal obwod pradowy. Dodatkowo ustalamy spadek nap w strefie bezp Su. Mierzymy za pomoca przyrządu cegowego prad Ix jaki przepływa przez uziom. Prad I plynie przez uziom Ix i przez zwody In-1. mierzymy tylko Ix ( met. Techn.). majac prad i nap możemy obliczyc wartość Rx. Przy dużym systemie prad płynący przez Ix jest maly w porównaniu do pradu In-1. I=Ix+In-1, Rx=k*(U / Ix) i k=1/c. Pomiar Rx slupa nie wolno zwierac zacskow pradowych bo w ten sposób mierzy się rozpływy pradowe. Rx=1/((1/Rx1) +(1/Rx2) + (1/Rx3) + (1/Rx4)). Pomiar wykonujemy na 4 kolumn slupowych i obl Rx. Pomiar udarowej impedancji uziemienia mierzymy parametr który fizycznie nie istnieje Zm=Umax / Imax. Jest to wskaźnik określający skuteczność uziemienia. Jest ukl automatyki A z którego jest podawany impuls nap na przetwornice P. z niej podawany jest udar na uziemienie. Po przejsciu przez uziemienie za pomoca 2 elektrod pomocniczych „zbierane” jest Umax i podawane ponownie do układu A. efektywna długość uziomow l=π/2 * √(T/GL) gdzie T-czas czola udaru, L-ind uziomu, G-konduktywnosc. Pomiar reszt uziomu metoda techn. 5% przez Z1 i Z2 plynie prad. Pomiedzy elektrodami Z1 i S mierzymy spadek nap. Zaleta jest możliwość pom b. malych R przy uzyciu dużych wartości przyrządów pomiar w obecności zakłóceń. Wzory : Iv=Uv/Rv; I1*R1=Iv*(Rv+RS); R1=(Uv / I1)*(1+(RS/Rv)). Pomiar rezyst uziomu metoda kompensacyjna prad plynie ze zrodla poprzez sonde pomocnicza I i wytwarza spadek napiecia. Jednoczesnie poprzez przekładnik pradowy plynie prad który idzie przez potencjometr Rp i odwzorowuje spadek nap w ziemi. Jeżeli Uw ziemi i nap na potencjometrze sa sobie rowne to wskaźnik pokaze 0. często tym przyrządem mierzy się rezystywność gruntu. Wzory U1=I1*R; U2=I2*r dla r=r1 ->0 czyli I1*R1=I2*rr (U1=U2); R1=(I2*r1)/I1; ζ=I1 / I2 ; R1=r1/ζ ; Ux=I1 * (rx / ζ); U=I1*(R1+R2); rx / ζ =(R1+R2); Ux/U=rx / (ζ*(R1+R2)). Tester cegowy uziemien w przypadku rezyst uziemienia pracującego w systemie w którym mogą zamknąć się w oczka przez konstrukcje przewodzące, w takim oczku plynie prad Iy. Jest to tester uziemien oczka. Mamy 2 magnetowody oddzielone od siebie magnet. Wzbudzone jest sem w 1 cegach. Plynie prad a na 2 cegach zbieramy te napiecie. W przypadku malych systemow otrzymamy blad zwiekszony o rezyst wypadkowa. W przypadku kontr metalowych prad może zamknąć się poprzez konstrukcje np. slupa co powoduje duzy blad. Podobnie może być w budynkach o konstrukcji żelbetowych. Petla zamyka się przez uziom i konstrukcje budynku. Ix=I1+I2+…+In, (Ex/Ix)=Rx+(1/R1 + 1/R2 +…+1/Rn)-1. pomiar impedancji petli zwarciowej petla zwarciowa to bod w którym zamyka się obwod zwarcia. Po zalaczeniu włącznika pojawia się spadek nap i kat przesuniecia fazowego Ψ. Poprzez zwarcie wyłącznika pojawia się nap U na Zo i nastepuje wzrost obciążenia i przesuniecia fazowego. Gdy zle dobierzemy kat Ψ to pojawi się blad pomiedzy wartościami modulowymi a zespolonymi. Z=(E-U) / I = Zo*((E-U)/U)=Zo* ((E/U)-1)=Zo*((E/U)-1)=Zp (pogrubione to wartości zespolone). Zp=Zo*(√(1+S2+2Ssin(φ-φo))-1, S=Z / Zo , δZp=(Zp-Z) / Z. Zmniejszenie bledu : dopasowanie kata, zwiekszenie pradu sztucznego zwarcia. Warunki poprawnego uziemienia : wyeliminowanie SEM (metal-grunt, metal-metal), wyeliminowanie pradow blendowych, sonda napieciowa polaczona z prawidlowa „ziemia odniesienia”.
Pomiar rezystancji wybranego uziomu pracującego w systemie miernik laczymy galwanicznie z wybranym uziomem. Wbijamy pomocnicze sady przez które będzie się zamykal obwod pradowy. Dodatkowo ustalamy spadek nap w strefie bezp Su. Mierzymy za pomoca przyrządu cegowego prad Ix jaki przepływa przez uziom. Prad I plynie przez uziom Ix i przez zwody In-1. mierzymy tylko Ix ( met. Techn.). majac prad i nap możemy obliczyc wartość Rx. Przy dużym systemie prad płynący przez Ix jest maly w porównaniu do pradu In-1. I=Ix+In-1, Rx=k*(U / Ix) i k=1/c. Pomiar Rx slupa nie wolno zwierac zacskow pradowych bo w ten sposób mierzy się rozpływy pradowe. Rx=1/((1/Rx1) +(1/Rx2) + (1/Rx3) + (1/Rx4)). Pomiar wykonujemy na 4 kolumn slupowych i obl Rx. Pomiar udarowej impedancji uziemienia mierzymy parametr który fizycznie nie istnieje Zm=Umax / Imax. Jest to wskaźnik określający skuteczność uziemienia. Jest ukl automatyki A z którego jest podawany impuls nap na przetwornice P. z niej podawany jest udar na uziemienie. Po przejsciu przez uziemienie za pomoca 2 elektrod pomocniczych „zbierane” jest Umax i podawane ponownie do układu A. efektywna długość uziomow l=π/2 * √(T/GL) gdzie T-czas czola udaru, L-ind uziomu, G-konduktywnosc. Pomiar reszt uziomu metoda techn. 5% przez Z1 i Z2 plynie prad. Pomiedzy elektrodami Z1 i S mierzymy spadek nap. Zaleta jest możliwość pom b. malych R przy uzyciu dużych wartości przyrządów pomiar w obecności zakłóceń. Wzory : Iv=Uv/Rv; I1*R1=Iv*(Rv+RS); R1=(Uv / I1)*(1+(RS/Rv)). Pomiar rezyst uziomu metoda kompensacyjna prad plynie ze zrodla poprzez sonde pomocnicza I i wytwarza spadek napiecia. Jednoczesnie poprzez przekładnik pradowy plynie prad który idzie przez potencjometr Rp i odwzorowuje spadek nap w ziemi. Jeżeli Uw ziemi i nap na potencjometrze sa sobie rowne to wskaźnik pokaze 0. często tym przyrządem mierzy się rezystywność gruntu. Wzory U1=I1*R; U2=I2*r dla r=r1 ->0 czyli I1*R1=I2*rr (U1=U2); R1=(I2*r1)/I1; ζ=I1 / I2 ; R1=r1/ζ ; Ux=I1 * (rx / ζ); U=I1*(R1+R2); rx / ζ =(R1+R2); Ux/U=rx / (ζ*(R1+R2)). Tester cegowy uziemien w przypadku rezyst uziemienia pracującego w systemie w którym mogą zamknąć się w oczka przez konstrukcje przewodzące, w takim oczku plynie prad Iy. Jest to tester uziemien oczka. Mamy 2 magnetowody oddzielone od siebie magnet. Wzbudzone jest sem w 1 cegach. Plynie prad a na 2 cegach zbieramy te napiecie. W przypadku malych systemow otrzymamy blad zwiekszony o rezyst wypadkowa. W przypadku kontr metalowych prad może zamknąć się poprzez konstrukcje np. slupa co powoduje duzy blad. Podobnie może być w budynkach o konstrukcji żelbetowych. Petla zamyka się przez uziom i konstrukcje budynku. Ix=I1+I2+…+In, (Ex/Ix)=Rx+(1/R1 + 1/R2 +…+1/Rn)-1. pomiar impedancji petli zwarciowej petla zwarciowa to bod w którym zamyka się obwod zwarcia. Po zalaczeniu włącznika pojawia się spadek nap i kat przesuniecia fazowego Ψ. Poprzez zwarcie wyłącznika po...
amigo47