Suunnistinlaji laite | Toiminnan periaate ja rakennus
Suodatuslaitteentyyppinen mittari mittailee vaihtovirtaista jännitettä ja virtaa suodattavien elementtien ja pysyvän magneetin liikutuspyyhkäisen mittarin avulla. Suodatuslaitteentyyppisten mittareiden pääasiallinen tehtävä on toimia jännitelimittarina. Nyt meidän täytyy kysyä itseltämme, miksi käytämme suodatuslaitteentyyppisiä mittareita laajasti teollisuudessa, vaikka meillä on myös muita vaihtovirtajännitelimittareita, kuten elektrodynamoometrityypin mittareita, termoparimittareita jne? Tähän kysymykseen on hyvin yksinkertainen vastaus, joka on kirjoitettu seuraavasti.
Elektrodynamoometrityypin mittareiden hinta on huomattavasti korkeampi kuin suodatuslaitteentyyppisten mittareiden. Suodatuslaitteentyyppiset mittarit ovat yhtä tarkkoja kuin elektrodynamoometrityypin mittarit. Siksi suodatuslaitteentyyppisiä mittareita suositaan elektrodynamoometrityypin mittareiden edelle.
Termoparimittarit ovat herkempiä kuin suodatuslaitteentyyppiset mittarit. Termoparimittarit käytetään kuitenkin laajasti erittäin korkeilla taajuuksilla.
Ennen kuin tutkimme suodatuslaitteentyyppisten mittareiden rakennusperiaatteita ja toimintaperiaatteita, on tarpeen keskustella yksityiskohtaisesti ideaalisen ja käytännön suodatuselementin, dioden, jännite-virta-ominaisuuksista.
Keskustellaan ensin ideaalisista suodatuselementin ominaisuuksista. Mikä on ideaalinen suodatuselementti? Suodatuselementti on sellainen, joka tarjoaa nollaresistanssin, jos se on etujohdolla, ja äärettömän resistanssin, jos se on takajohdolla.
Tätä ominaisuutta käytetään jännitteiden suodattamiseen (suodatus tarkoittaa vaihtovirran muuntamista suoravirraksi eli AC:sta DC:ksi). Tarkastelemme alla olevaa piirikaaviota.
Annossa olevassa piirikaaviossa ideaalinen diode on kytketty sarjaseksi jännitelähde ja kuormaresistori. Kun diode asetetaan etujohdolle, se johtaa täydellisesti tarjoten nollaresistanssin polun. Näin se käyttäytyy lyhyyskynteenä. Voimme asettaa dioden etujohdolle yhdistämällä pariston positiivisen napin anoodiin ja negatiivisen napin katodiin. Suodatuselementin tai dioden etujohdon ominaisuus näkyy jännite-virta-ominaisuuksissa.
Kun sovellamme negatiivista jännitettä eli yhdistämme pariston negatiivisen napin dioden anoodiin ja pariston positiivisen napin dioden katodiin. Takajohdollaan se tarjoaa äärettömän sähköisen resistanssin ja näin käyttäytyy avoimen kytkentän tavoin. Koko jännite-virta-ominaisuudet on näytetty alla.
Tarkastelemme uudestaan samaa piiriä, mutta erotuksena on, että käytämme käytännön suodatuselementtiä sijaan ideaalista. Käytännön suodatuselementillä on jokin rajallinen etujohdon estevirta ja korkea takajohdon estevirta. Sovitamme saman menetelmän käytännön suodatuselementin jännite-virta-ominaisuuksien saamiseksi. Kun käytännön suodatuselementti asetetaan etujohdolle, se ei johtaa ennen kuin sovellettava jännite ei ole suurempi kuin etujohdon murrosvirta tai voimme sanoa kolmonivirta. Kun sovellettava jännite on suurempi kuin kolmonivirta, diode tai suodatuselementti tulee johtavaksi tilaan. Näin se käyttäytyy lyhyyskynteenä, mutta jossakin sähköisessä resistanssissa on jännitetappio tämän käytännön dioden yli. Voimme asettaa suodatuselementin etujohdolle yhdistämällä pariston positiivisen napin anoodiin ja pariston negatiivisen napin katodiin. Käytännön suodatuselementin tai dioden etujohdon ominaisuus näkyy jännite-virta-ominaisuuksissa. Kun sovellamme negatiivista jännitettä eli yhdistämme pariston negatiivisen napin dioden anoodiin ja pariston positiivisen napin suodatuselementin katodiin. Takajohdollaan se tarjoaa rajallisen resistanssin ja negatiivisen jännitteen, kunnes sovellettava jännite tulee yhtä suureksi kuin takajohdon murrosvirta, ja näin se käyttäytyy avoimen kytkentän tavoin. Koko ominaisuudet on näytetty alla
Nyt suodatuslaitteentyyppiset mittarit käyttävät kahta suodatuspiirityyppiä:
Puolihaalin suodatuspiirit suodatuslaitteentyyppisissä mittareissa
Tarkastelemme alla olevaa puolihaalin suodatuspiiriä, jossa suodatuselementti on kytketty sarjaseksi sinimuotoiseen jännitelähde, pysyvän magneetin liikutuspyyhkäiseen mittariin ja kerrointa vastuksen kanssa.
Kerroinresistorin tehtävä on rajoittaa virtaa, jota pysyvän magneetin liikutuspyyhkäinen mittari nostaa. On erittäin tärkeää rajoittaa virtaa, jonka pysyvän magneetin liikutuspyyhkäinen mittari nostaa, koska jos virta ylittää mittarin sallitun arvon, mittari tuhoutuu. Jaetaan operaatio kahteen osaan. Ensimmäisessä osassa sovellamme vakio DC-jännitettä yllä olevaan piiriin. Piirikaaviossa oletamme suodatuselementin ideaaliseksi.
Merkitsemme kerroinresistorin vastusta R:llä ja pysyvän magneetin liikutuspyyhkäisen mittarin vastusta R1. DC-jännite tuottaa täysiasteisen deflektion suuruudella I=V/(R+R1), missä V on jännitteen neliökeskiarvo. Tarkastelemme nyt toista tapausta, jossa sovellamme AC-sinimuotoista jännitettä v =Vm × sin(wt) piiriin, ja saamme tuloksena olevan aallonmuodon. Positiivisella puolen kierroksella suodatuselementti johtaa, ja negatiivisella puolen kierroksella se ei johtaa. Saamme siis pulssin jännitteestä liikutuspyyhkäiseen mittariin, joka tuottaa pulssivirtaa, jolloin pulssivirta tuottaa pulssitorqueen.
Tuotettu deflektio vastaa jännitteen keskiarvoa. Lasketaanpa sitten sähkövirtan keskiarvo, jotta voimme laskea jännitteen keskiarvon integroimalla jännitteen hetkellinen ilmaisu väliltä 0-2 pi. Lasketun jännitteen keskiarvo on 0.45V. Uudelleen V on virtan neliökeskiarvo. Siten päättelemme, että vaihtovirtalähteen herkkyyden on 0.45 kertaa jännitelimittarin herkkyyttä puolihaalin suodatuspiirissä.
Täysihaalin suodatuspiirit suodatuslaitteentyyppisissä mittareissa
Tarkastelemme alla olevaa täysihaalin suodatuspiiriä.
Olemme käyttäneet tässä silmukkasuodatuspiiriä kuten alla olevassa. Jaamme operaation uudestaan kahteen osaan. Ensimmäisessä analysoimme ulostuloa soveltamalla DC-jännitettä, ja toisessa sovellamme AC-jännitettä piiriin. Sarjakerroinresistori on kytketty sarjaseksi jännitelähde, jolla on sama funktio kuin yllä kuvattu. Tarkastelemme ensimmäistä tapausta, jossa sovellamme DC-jännitettä piiriin. Täysiasteisen deflektiovirran arvo tässä tapauksessa on jälleen V/(R+R1), missä V on sovellettavan jännitteen neliökeskiarvo, R on resistorin vastus ja R1 on mittarin vastus. R ja R1 on merkitty piirikaavioon. Tarkastelemme nyt toista tapausta, jossa sovellamme AC-sinimuotoista jännitettä v = Vmsin(wt), missä Vm on sovellettavan jännitteen huippuarvo. Jos laskemme täysiasteisen deflektiovirran arvon tässä tapauksessa soveltamalla samankaltaista menetelmää, saamme täysiasteisen virran lausekkeeksi .9V/(R+R1). Muistutus: jotta voimme saada jännitteen keskiarvon, meidän pitää integroida jännitteen hetkellinen ilmaisu väliltä nolla-pi. Vertaamalla sen DC-ulostuloon päättelemme, että herkkyys AC-jännitelähdelä on 0.9 kertaa DC-jännitelähdelä.
Ulostuloaallon on näytetty alla. Nyt keskustelemme tekijöistä, jotka vaikuttavat suodatuslaitteentyyppisten mittareiden suorituskykyyn:
Suodatuslaitteentyyppisiä mittareita kalibroidaan sinusmuotoisten jännitteen ja virtan neliökeskiarvojen perusteella. Ongelma on, että syöttöaallon muoto voi olla sama tai erilainen kuin mittareiden skaala on kalibroitu.
Voivat olla joitakin virheitä suodatuspiirin vuoksi, koska emme ole ottaneet huomioon suodatussilta-piirin vastusta molemmissa tapauksissa. Silta-piirin epälineaarinen ominaisuus voi vahingoittaa virta- ja jänniteaalloja.
Lämpötilassa voi olla vaihtelua, joka muuttaa silta-piirin sähköistä vastusta, joten tämänkaltaisten virheiden kompensoimiseksi meidän pitäisi soveltaa kerroinresistoria, jolla on korkea lämpötilakertoja.
Silmukkasuodatuspiirin kapasitanssin vaikutus: silmukkasuodatuspiirillä on epätäydellinen kapasitanssi, joten se ohittaa korkeataajuuden virtat. Siksi lukema pienenee.
Suodatuslaitteentyyppisten mittareiden herkkyys on alhainen AC-jännitelähdelä.
Suodatuslaitteentyyppisten mittareiden etuja
Seuraavat ovat suodatuslaitteentyyppisten mittareiden etuja:
Suodatuslaitteentyyppisen mittarin tarkkuus on noin 5 prosenttia normaalissa käyttöolosuhteissa.
Toimintataajuuden ala voidaan laajentaa korkeisiin arvoihin.
Neillä on tasainen mittarin skaala.
Neillä on alhaiset toimintajännite- ja -virta-arvot.
AC-suodatusmittarin latausvaikutus molemmissa tapauksissa (eli puolihaalin diodesuodatuspiirissä ja täysihaalin diodesuodatuspiirissä) on korkeampi verrattuna DC-jännitelimittareiden latausvaikutuksiin, koska jännitelimittarin herkkyys, jota käytetään puolihaalin tai täysihaalin suodatuksessa, on pienempi kuin DC-jännitelimittareiden herkkyys.
Lause: Kunnioita alkuperää, hyviä artikkeleita on jakettava, jos on rikkominen tekijänoikeuksia, ota yhteyttä poistaaksesi.
