1. 
   Құрама электр өлшеУіш прибор
   

Қажеттілігі: Өлшеу әрекетінің ғылыми-зерттеу жұмыстарында, өндірісте, медицинада, техникада алатын орыны, маңызы айтарлықтай ерекше. Табиғат заңдарын зерттеу әрқашанда эксперименталдық түрде жүргізілетіні белгілі. Бірақ бірде-бір эксперименттің өлшеу амалдарынсыз мағынасы жоқ. Заманалық физикалық зертханалар, өндіріс орындары, емдеу мекемелері- бәрі сан-алуан өлшеу приборларымен жабдықталған. Оларды сапалы пайдалану - өнімнің сапасын, диагностиканың дұрыс қойылуын, емдеу амалының дұрыс өтуін, машиналар мен аппараттардың қатесіз жұмыс істеуінің кепілі. Ендеше, өлшеу әдістерін меңгеру, өлшегіш приборларды пайдалана білу әрбір сауатты маманның басты міндеті.

Жұмыстың мақсаты: аналогты құрама электр өлшеуіш прибордың жұмыс істеу приципін, құрылуын және қолдану аясын оқып үйрену, өлшеу қателіктерін анықтау әдісімен танысу.
Студент білуі тиіс:

1. 
   Электр өлшеуіш приборлардың классификациясы.
   
2. 
   Өлшеу нәтижесінің және өлшеуіш прибордың қателіктері.
   
3. 
   Өлшеу әдістері, өлшеу құралдары.
   
4. 
   Өлшеуіш приборлардың дәлдік кластары.
   
5. 
   Тікелей және салыстыру арқылы өлшеу.
   
6. 
   Аналогты және цифрлық приборлар.
   
7. 
   Электрмеханикалық өлшеуіш приборлар.
   
8. 
   Прибор шкаласындағы шартты белгілер.
   
9. 
   Прибордың шкаласының теңдеуі.
   

Студент меңгеруі тиіс:

1. 
   Электрлік шамаларды өлшеудің әртүрлі әдістері.
   
2. 
   Өлшеу қателігі төмен приборларды таңдау.
   
3. 
   Тікелей және жанама өлшеу нәтижелерінің қателіктерін анықтау.
   
4. 
   Өлшегіш приборларды электр тізбегіне қосу барысында туындайтын қателіктер.
   
5. 
   Электр өлшегіш приборлардың өлшеу шегін арттыру.
   
6. 
   Электр өлшеуіш приборларды электр емес шамаларды өлшеу үшін қолдану.
   
7. 
   Өлшеу нәтижесін қашыққа тасымалдау.
   
8. 
   Техникалық топтағы приборларды сынақтан өткізу.
   

Жұмыстың қысқаша мазмұны
Өлшеу әрекеті адамның танымдық қабілетін жетілдіруге бағытталған процесс, себебі өлшеу нәтижесі материалдық құндылықтар түрінде емес, жаңа білім, жаңа ұғым – мағлұмат түрінде пайда болатын құбылыс. Өлшеу деп физикалық шаманы оның өлшеу бірлігімен салыстыру нәтижесінде пайда болатын санды табуға бағытталған процесс:

(1)

мұндағы - өлшеу бірлігі жоқ сан;

- өлшеу бірлігі бірдей шамалар.

Өлшеу амалын орындау үшін қажет құралдар:

а) Өлшем – физикалық шаманы тікелей өндіруші техникалық жабдық (Вольт, Ампер, Генри, Ом, Фарада және т.б.);

б) Өлшеуіш приборлар - өлшеу процесін жүзеге асырушы техникалық құралдар (Вольтметр, Амперметр және т.б.);

в) Өлшеуші түрлендіргіштер - өлшеуіш приборлардың өлшеу мүмкіндіктерін кеңейтуге арналған техникалық жабдықтар (шунттар, қосымша кедергілер, кернеуді жіктегіштер және т.б.).

Атқаратын қызметіне байланысты электр өлшеуіш приборлар екі топқа ажыратылады:

а) өндірістер мен зертханаларда қолданылатын жұмысшы приборлар;

б) жұмысшы приборларды дер кезінде тексеруден өткізуге арналған үлгілі приборлар.

Үлгілі приборлар - ғылым мен техниканың сол кездегі деңгейіне сәйкес келетін мейлінше жоғары дәлдікпен жасалған құралдар. Олар физикалық шамалардың өлшеу бірлігін сақтауға және қайтадан өндіруге арналған эталон дәрежесіндегі құралдар қатарына жатады. Ғылым мен техникада өлшеуіш құралдардың сан-алуан түрлері қолданылады. Оларды қажетті орындарда тиімді пайдалануды жеңілдету мақсатымен бірнеше топтамаға жіктеу (классификация) келісілген. Әрбір прибордың қолдану аясы оның жұмыс істеу принципіне байланысты анықталады. Жұмыс істеу принципі прибордың қандай физикалық құбылысты негізге алып жасалғандығын білдіреді. Соған байланысты электр өлшеуші приборлар магнитэлектрлік, электрмагниттік, электрдинамикалық, ферродинамикалық, электрстатикалық және т.б. жүйелі болып жіктеледі. Өлшенетін шаманың тегіне байланысты приборлар ток күшін (амперметр), кернеуді (вольтметр), қуатты (ваттметр), кедергіні (омметр) және т.б. өлшейтін құралдарға топталады.

Өлшенген шаманы өндіру тәсіліне байланысты электрөлшеуіш приборлар аналогты және цифрлы болып ажыратылады. Аналогты прибордың көрсетуі оның кірісіндегі шамамен үздіксіз байланыста болып келеді. Цифрлық приборлардың көрсетуі сан түрінде беріледі.

Электрөлшеуіш приборлардың қолдану әдісіне байланысты өлшеудің өзі тікелей, жанама және салыстырмалы болып ажыратылады. Тікелей өлшеу барысында өлшенетін шама прибордың көрсетуі бойынша бірден анықталады (ток күшін амперметрмен өлшеу). Жанама өлшеу барысында өлшеу нәтижесі тікелей өлшеу барысында анықталған шамалармен арадағы функционалдық тәуелділікті пайдалану арқылы табылады (ток күші мен кернеуді өлшеу арқылы қуатты табу). Салыстыру арқылы өлшеу кезінде өлшенетін шама алдын-ала өлшемі белгілі шамамен салыстыру нәтижесінде табылады.

Өлшеуіш құралдардың аса маңызды көрсеткіші - олардың өлшеу дәлдігі. Өлшеу дәлдігі прибордың көрсетуінің қателігі арқылы бағаланады. Өлшеу қателігі абсолют, салыстырмалы және келтірілген болып бөлінеді. Прибордың абсолют қателігі деп оның көрсетуімен , өлшенетін шаманың нақты мәні арасындағы айырмашылықты айтады:

(2)

Өлшенетін шаманың нақты мәні ешқашанда белгілі болмайды. Оның орынына көптеген өлшеулер нәтижесінде табылатын өлшенетін шаманың арифметикалық орта мәні алынады:

(3)

Салыстырмалы қателік деп абсолют қателіктің өлшенген шамаға процент арқылы берілген қатынасын айтады:

(4)

Келтірілген қателік деп абсолют қателіктің прибордың номиналдық шегіне процентпен берілген қатынасын айтады:

(5)

Егер прибордың шкаласының барлық тұсында деп қабылдасақ, салыстырмалы қателік шексіздіктен келтірілген қателікке дейін өзгереді. Ал келтірілген қателік прибордың көрсетуіне тәуелді емес. Сондықтан келтірілген қателіктің шамасы бойынша прибордың дәлдік класын тағайындайды. Бүгінгі күні өлшеу құралдарының 9 дәлдік класы белгілі: 0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5 және 4,0.

Өлшеу приборларының арасында конструкциясы қарапайым және сенімді аналогты тікелей өлшейтін приборлар кең тараған. Кез-келген мұндай прибор өлшеу механизмінен (ӨМ-ИМ) және өлшеу тізбегінен (ӨТ) тұрады (1-сурет). Өлшеу механизмі электрлік шаманы (У) механикалық шамаға ( ) түрлендіруге арналады. Бірақ өлшенетін шама (Х) өлшеу механизмінің тізбегіндегі шамадан (У) өзгеше болуы мүмкін. Өлшенетін шама (Х) өлшеу механизмінің тізбегіндегі шамаға (У) өлшеу тізбегі арқылы тасымалданады. Осы шама (У) өлшеу механизмін бұру арқылы қозғалысқа келтіретін бұрушы момент туғызады. Әрбір өлшеуіш механизм оны кері қайтарушы момент туғызатын құрылғымен жабдықталады. Өлшеу механизмі осы екі момент өзара теңескен кезде қозғалуын тоқтатады:

(6)

Аналогты приборлардың арасында магнитэлектрлік жүйелі приборлар кең тараған.



1-сурет. Тікелей өлшеуіш прибордың құрылымы.
Сондай приборлар үшін (6) өрнек арқылы олардың шкаласының теңдеуін қорытып шығаруға болады:

(7)

мұндағы - прибордың сезімталдығы. Соңғы өрнек магнитэлектрлік приборлардың шкаласының түгелдей біркелкі болатындығын көрсетеді. Бұл приборлардың өлшеу механизмінің тізбегі 50 μкА ток күшін өткізуге арналып жасалады. Одан үлкен шамаларды өлшеу ісі өлшеу механизміне кедергісі болатын шунт жалғау арқылы орындалады (2а-сурет):

(8)

мұндағы өлшеу механизмінің ішкі кедергісі; - өлшеу шегін еселеу коэффициенті;



2-сурет. Магнитэлектрлік жүйедегі приборлардың

өлшеу шегін арттыру әдістері.

- өлшеу механизмі үшін номиналдық ток күші;

- тізбектегі өлшенетін ток күші.

Вольтметр ретінде жұмыс істейтін приборлардың өлшеуіш механизмі қосалқы кедергімен тізіле жалғанады (2б-сурет). Қосалқы кедергінің шамасы:

(9)
мұндағы - еселеу коэффициенті; - өлшеу механизмінің ішкі кедергісі; - өлшеу механизмі үшін номиналдық кернеу; - прибор үшін жаңа өлшеу шегі.

Өндіріс орындары өлшеу шегі өзгеріп отыратын көптеген приборларды жасап шығарады. Магнитэлектрлік жүйелі приборлар бір өлшеу механизмін пайдалану арқылы өлшеу шектері әртүрлі вольтметр, амперметр, омметр ретінде қолданылатын құрама приборларды жасауға мүмкіндік береді. Олардың кейбіреуі конденсаторлардың сыйымдылығын, транзисторлардың параметрлерін өлшейтін тізбектермен де жабдықталады. Магнитэлектрлік жүйедегі өлшеу механизмін омметр ретінде құру үшін 3-суреттегі тізбек жиналады. Тізбектің клеммалары қысқа тұйықталған жағдайда . Тізбектегі ток күші

(10)

Сол кезде айнымалы кедергіні пайдаланып, өлшеу механизмі арқылы өтетін ток күшін номиналдық токқа жеткізіледі:



Егер клеммаларын ажыратып, сол араға шамасы белгілі кедергі қосылса, тізбектегі ток күші төмендейді:

(11)



3-сурет. Омметрдің тізіле қосылу схемасы.
Прибордың стрелкасының тоқтаған тұстағы шкаланың бөлігін енді R_Х деп белгілеуге болады. Клеммаларға қосылатын сыртқы кедергінің шамасын бірте-бірте ұлғайта отырып, прибордың шкаласын кедергінің өлшемі арқылы белгілеуге болады. Ескеретін жағдай - Омметрдің бұл схемасында шамасына стрелканың максималды ауытқуы, шамасына стрелканың сол жақта болуы сәйкес келеді, яғни амперметр мен омметрдің шкаласының бағамдары қарама-қарсы. Омметрдің тізіле қосылған схемасы шамасы үлкен кедергілерді өлшеу үшін қолданылады. Кіші кедергіні өлшеу үшін омметрдің өлшеу тізбегі параллель схемаға ауысады. Бұл кезде омметр мен амперметрдің шкалалары бірдей болады.
Құрама электрөлшеу приборының конструкциясы

Прибор пластмассалық қорабқа орналастырылған өлшеу механизмінен, коммутациялаушы құрылғыдан, өлшеу тізбегінен тұрады (4-сурет). Өлшеу механизмінің 5 шкаласы бар. Ең жоғарғы шкала (

) айнымалы шамаларды өлшеу барысында қолданылады. Оның төмен тұсында доға тәріздес саңлауда айна орналасқан. Айна көздің параллаксқа байланысты қате көрсетуін шектеу үшін қажет. Айнаның төмен тұсында тұрақты ток тізбегіндегі шамаларды өлшеуге арналған шкала

---

() бар. Ортаңғы шкала к, М үлкен кедергілерді өлшеу барысында қолданылады. Төртінші h₂₁ шкала транзисторлардың параметрін өлшеу кезінде, ал соңғы шкала  кіші кедергілерді өлшеу үшін қолданылады. Шкалалардан төмен прибордың классификациялық жүйесін, дәлдік класын, өлшеу кезіндегі орналасуын және т.б. сипаттайтын символдар орналасқан кеңістік бар.

Прибордың сол жақ бөлігінің жоғарғы шетінде оны мөлшерден тыс шамалар берілгенде, күйіп кетуден қорғауға арналған механизмнің екі кнопкасы бар. Кнопкалардың арасында Е, С, В, Е (Э, Б, К, Э) символдарымен көмкерілген транзисторлардың электродтарын қосуға арналған ұяшықтар орналасқан.

Өлшеу механизмінің стрелкасы өлшеу алдында шкаланың «0» бөлігінің үстінде орналасуы міндет. Ауытқып кеткен жағдайда, оны қайтаратын тетік «корректор» өлшеу механизмінің төменгі тұсындағы алаңқайға орналастырылған.

Өлшеу механизмінің оң жағындағы кеңістікте приборды басқаруға қажетті тетіктер жинақталған. Сыртқы тізбекке қосуға арналған екі клемма бірінші қатарды иеленсе, прибордың барлық жұмысшы режимдерін белгілеуші тұтқалы тетік солардан төмен


4-сурет. Құрама электр өлшеу приборының алдыңғы көрінісі.


орналасқан. Осы тұтқаның айналасындағы лимб (шкала) прибордың әр кездегі режимдері мен өлшеу шектерін сипаттайтын сандармен көмкерілген. Өлшеу механизмі мен ортаңғы тетіктің арасында үш айнымалы кедергі бар. Олардың біреуі прибор омметр болып жұмыс істегенде оның электрлік нөлін тағайындау үшін, қалған екеуі транзистордың параметрін өлшеу кезінде қолданылады.

Приборды электр тізбегіне қосу үшін екі ұзын өткізгіш беріледі. Олар үстіңгі клеммалардың ұяшығына кигізіледі.

Ескерту: () немесе (к) режимінде жұмыс істеген кезде, сыртқы тізбекті ұзақ уақыт тұйықталған күйінде қалдыруға болмайды. Прибордың ішкі химиялық элементтері тез арада разрядталып кетеді.
Жұмысты орындау тәртібі

1-тапсырма

1. 
   Прибордың сыртқы зақымдануын анықтау, өткізгіштердің бүтіндігін, автономиялық ішкі батареялардың дұрыс орналасуын тексеру.
   
2. 
   Прибордың барлық тетіктерін қозғау арқылы, олардың дұрыс жұмыс істейтіндігін анықтау.
   
3. 
   Приборды қорғаушы механизмінің жұмысын тексеру.
   
4. 
   Потенциометрлердің (айнымалы кедергілер) функциясын тексеру.
   

---

2-тапсырма

1. 
   Прибор тұрақты ток кернеуін өлшеу режиміне көшіріледі.
   
2. 
   Берілген гальваникалық элементтердің электр қозғаушы күштері өлшенеді.
   
3. 
   Берілген ток көзінің тұрақты кернеуі өлшенеді.
   
4. 
   Өлшенген шамалардың абсолют және салыстырмалы қателіктері табылады.
   
5. 
   Прибор тұрақты ток күшін өлшеу режиміне көшіріледі.
   
6. 
   Сыртқы тұрақты ток көзі, реостат, кедергі және амперметр бар тізбек құрылады.
   
7. 
   Тізбектегі ток күші өлшенеді.
   
8. 
   Ток күшін өлшеу қателігі табылады.
   
9. 
   Прибор электр желісінің кернеуін өлшеуге дайындалады.
   
10. 
    Электр розеткасындағы айнымалы кернеу өлшеніп, оның өлшеу қателігі табылады.
    

3-тапсырма

1. 
   Прибор кедергісі төмен шамалары өлшеу режиміне ауыстырылады.
   
2. 
   Стендте орналасқан алғашқы 4 резистордың кедергілері дербес өлшеніп, өлшеу қателіктері табылады.
   
3. 
   Алғашқы 2 резистор тізіле қослып, толық кедергісі өлшенеді және алғашқы өлшеулерді пайдаланып соңғы өлшеу нәтижесі тексеріледі. Өлшеу қателігі анықталады.
   
4. 
   Үш резистор тізіле қосылып, толық кедергі өлшеніп, өлшеу қателігі табылады.
   
5. 
   Осы тапсырманың 3,4 тармақтары параллель қосылған резисторлар үшін қайталанып, өлшеу қателіктері табылады.
   
6. 
   Прибор үлкен кедергілерді өлшеу режиміне ауыстырылады.
   
7. 
   Радиоаппаратуралардың электржелілік кабель-шнурларының бүтіндігін тексеру.
   
8. 
   Стендтегі резисторларының дара кедергілерін өлшеп, өлшеу қателіктерін табу.
   
9. 
   және резисторларын тізіле жалғап, толық кедергісін өлшеу және өлшеу қателігін анықтау.
   
10. 
    және резисторларын параллель жалғап, толық кедергіні өлшеу және өлшеу қателігін табу.
    
11. 
    Осы тапсырманың 9, 10 тармақтарындағы табылған нәтижелерді 8-тармақтағы мәліметтерге сүйене отырып тексеру.
    

4-тапсырма

1. 
   Кіші және үлкен кедергілерді өлшеу режимінде прибордың көмегімен сыйымдылығы аз конденсаторларды тексеру.
   
2. 
   Осы режимдерде сыйымдылығы үлкен конденсаторларды тексеру.
   
3. 
   Прибордың көмегімен жартылай өткізгіш диодтардың бүтіндігін тексеру.
   
4. 
   Приборды нейтрал режимге ауыстырып, жұмыс орынын жинақтау.
   
5. 
   Орындаған тапсырмаларды қорытып, сабақтың есебін дайындау.
   

---

Үй тапсырмасы

1. 
   Зертханалық жұмыстың қорытынды есебін дайындау.
   
2. 
   Электрлік шамаларды өлшеудің әдістерін игеру.
   
3. 
   Приборлардың шкаласындағы шартты белгілерді толық меңгеру.
   
4. 
   Электр өлшеу приборларының түрлері, қолдану аясы, мүмкіншіліктерін зерделеу.
   
5. 
   Бақылау сұрақтарына дайындалу.
   

Бақылау сұрақтары

1. 
   Өлшеудің физикалық мағынасы.
   
2. 
   Өлшеу нәтижесінің қателіктері.
   
3. 
   Электр өлшеу құралдарының классификациясы.
   
4. 
   Аналогты және цифрлы приборлардың ерекшеліктері.
   
5. 
   Өлшеу әдістерінің түрлері.
   
6. 
   Электр емес шамаларды электрлік тәсілдермен өлшеу мүмкіншіліктері.
   
7. 
   Приборлардың дәлдік класының мағынасы, түрлері.
   
8. 
   Прибордың өлшеу механизмі және өлшеу тізбегі.
   
9. 
   Тұрақты токты өлшеуге арналған прибормен айнымалы шаманы өлшеу әдісі.
   
10. 
    Магниэлектрлік жүйелі приборды айнымалы ток тізбегіне қосу кезіндегі байқалатын құбылыс.
    
11. 
    Амперметрдің вольтметрден айырмашы-лығы.
    
12. 
    Өлшеу механизмінің тегіне байланысты шкаланың теңдеулері.
    
13. 
    Омметрді пайдаланып конденсатордың сыйымдылығын табуға болама?
    
14. 
    Индуктивтілік катушканы, конденсаторды және резисторды тексерудің ерекшеліктері.
    
15. 
    Жартылай өткізгіш диодты тексерудің ерекшелігі.
    
16. 
    Амперметр мен вольтметрдің өлшеу шегін арттыру әдісі.
    
17. 
    Қысқа тұйықталуды тексеру жолы.
    

Әдебиеттер

1. 
   Мұкашев К.М., Шадинова К.С. Электроника және схемотехника негідері. 2010.
   
2. 
   Мұкашев К.М. Электр тізбектері және электр техникасы. Алматы, 2008.
   
3. 
   Электротехника /под ред. Герасимова В.Г./ -М.: Высшая школа. 1983.
   
4. 
   Общая электротехника /под ред. Блажкина А.Т./-Л.: Энергоатомиздат, 1986.
   
5. 
   Иванов А.А. Справочник по электротехнике, – К.: Вища школа. 1979.
   
6. 
   Справочное пособие по электротехнике и основам электроники.-М.:Высшая школа. 1986.
   
7. 
   Спектор С.А. Электрические измерения физических величин. – Л.: Энергоатомиздат, 1987.
   
8. 
   Метрология и электрорадиоизмерения в телекоммуникационных системах. - М.: Высшая школа. 2001.
   
9. 
   Куликовский К.Л., Купер В.Л. Методы и средства измерений. -М.: Энергоатомиздат. 1993.
   

---

Смотрите также файлы

• Анализ финансовых рисков униц агротехнопарк.docx

• Внутренняя политика Николая.doc

• Лимфадениты челюстнолицевой области. Классификация. Клинические проявления, диагностические критерии и тактика лечения.pptx

• Тесты для Промежуточной аттестации Резидентов 1 курса по специальности Акушерство и гинекология взрослая, детская Амбулаторное акушерство (27 кредитов).doc

• Многопользовательское подключение. Вопросы Перечислите категории промежуточных устройств.pdf