Co to są przyrządy analogowe ich klasyfikacja i zasady działania

Definicja instrumentów analogowych

Instrument analogowy to urządzenie, w którym wyjście jest ciągłą funkcją czasu, utrzymując stałe stosunki z wejściem. Wielkości fizyczne takie jak napięcie, prąd, moc i energia są mierzone za pomocą instrumentów analogowych. Większość instrumentów analogowych wykorzystuje wskazówkę lub tarczę do wskazania wielkości zmierzanej.

Klasyfikacja instrumentów analogowych

Klasyfikacja instrumentów analogowych opiera się na rodzaju mierzonej wielkości fizycznej. Na przykład, urządzenie służące do pomiaru prądu nazywane jest amperometrem, podczas gdy woltomierz służy do pomiaru napięcia. Watomierz i częstotliwościomierz służą do pomiaru mocy i częstotliwości, odpowiednio.

Klasyfikacja instrumentów analogowych

Instrumenty analogowe można klasyfikować według rodzaju mierzonego prądu, co daje trzy główne kategorie:

• Instrumenty analogowe dla prądu stałego (DC)

• Instrumenty analogowe dla prądu przemiennego (AC)

• Instrumenty dla prądu stałego i przemiennego

Mogą one również być klasyfikowane według sposobu prezentacji zmierzonej wielkości, w tym:

1. Instrumenty wskazujące

Te instrumenty wyświetlają wielkość zmierzoną za pomocą tarczy i wskazówki. Przykłady obejmują amperometry i woltometry. Są one dalej podzielone na:

• Instrumenty elektromechaniczne

• Instrumenty elektroniczne

2. Instrumenty rejestrujące

Te instrumenty zapewniają ciągłe odczyty w określonym okresie, z wariacjami wielkości zapisanymi na papierze.

3. Instrumenty całkujące

Te instrumenty mierzą sumę całkowitą ilości elektrycznej w danym okresie czasu.

Inna klasyfikacja opiera się na metodzie porównywania zmierzonej wielkości:

• Instrumenty bezpośredniego pomiaru
  Te instrumenty bezpośrednio przekształcają mierzoną wielkość w energię, aby aktywować urządzenie, umożliwiając bezpośredni pomiar nieznanych wielkości. Przykładami są amperometry, woltometry, watometry i liczniki energii.

• Instrumenty porównawcze
  Te instrumenty określają nieznane wielkości poprzez porównanie ich ze standardowymi wartościami. Typowymi przykładami są mostki AC i DC.

Instrumenty analogowe mogą również być klasyfikowane według poziomów dokładności.

Zasady działania

Instrumenty analogowe można klasyfikować według zasad działania, a wiele z nich opiera się na następujących efektach:

Efekt magnetyczny

Gdy prąd płynie przez przewodnik, indukuje pole magnetyczne wokół przewodnika. Na przykład, jeśli przewodnik jest skręcony, łączące się pola magnetyczne obrotów cewki działają jak urojony magnes.

Efekt termiczny

Gdy mierzony prąd przepływa przez elementy grzewcze, podnosi ich temperaturę. Termopara przyłączona do tych elementów przekształca tę zmianę temperatury w siłę elektromotoryczną (napięcie). Ta konwersja prądu na napięcie poprzez temperaturę nazywana jest efektem termicznym.

Efekt elektrostatyczny

Siła elektrostatyczna działa między dwoma naładowanymi płytami, powodując przemieszczenie jednej płyty. Urządzenia działające na tej zasadzie nazywane są urządzeniami elektrostatycznymi.

Efekt indukcyjny

Nieferromagnetyczna tarcza umieszczona w polu magnetycznym (wywołanym przez elettromagnes wzbudzany prądem przemiennym) generuje siłę elektromotoryczną (napięcie). To napięcie indukuje prąd w tarczy, a interakcja między indukowanym prądem a polem magnetycznym powoduje ruch tarczy. Ten efekt jest głównie wykorzystywany w instrumentach indukcyjnych.

Efekt Halla

Gdy materiał przewodzący prąd elektryczny w obecności transwersalnego pola magnetycznego, generowany jest napięcie między dwoma krawędziami przewodnika. Wielkość tego napięcia zależy od prądu, gęstości natężenia indukcji magnetycznej i właściwości materiału przewodnika.