Suunnistinlaitetyyppi

Määritelmä

Vaihtovirta- ja jännitemittareiksi kutsutaan laitteita, jotka käyttävät suoristuskomponenttia mittaamiseen. Suoristuskomponentti muuttaa vaihtovirran (AC) suoraksi virraksi (DC), jota sitten osoittaa DC-vastainen mittari. Yleisesti käytettyä osoituslaitetta on pysyvämagneettinen liukuva spooli (PMMC).

Suoristusmittarit ovat herkkämpiä kuin liukuspulin- ja sähködynaamometrit, mikä tekee niistä sopivia virran ja jännitteen mittaamiseen. Suoristusmittarin piiriasetelma on näkyvissä alla olevassa kuvassa, jossa on neljä diodissa toimivaa suoristuskomponenttia.

Kertalukuohja Rs rajoittaa virran siten, ettei sen arvo ylitä PMMC-mittarin suorituskykyä.

Suoristuskomponentti

Suoristuskomponentti muuttaa vaihtovirran (AC) suoraksi virraksi (DC), varmistamalla yksisuuntaisen virran virtaamisen PMMC-mittarin läpi. Yleisiä materiaaleja suoristuskomponenteille ovat kupariokside, seleniumsolut, germaniumdiodit ja silikondiodit.

Suoristuskomponentilla on nolla vastusta edensuuntaisessa tilassa ja ääretön vastus takasuuntaisessa tilassa, mikä on olennainen ominaisuus suoristukselle.

Suoristuskomponentin ominaisuuskäyrä

Suoristuspiirin ominaisuuskäyrä on näkyvissä alla olevassa kuvassa. Idealisesti suoristuskomponentilla ei ole jännitetehdystä edensuuntaisessa suunnassa ja se estää kaiken virran takasuuntaisessa suunnassa.

Praktisesti tämä ei kuitenkaan ole mahdollista. Oikea ominaisuuskäyrä suoristuskomponentille on näkyvissä alla olevassa kuvassa.

Puolikuusi-suoristuspiiri

Alla oleva kuva havainnollistaa puolikuusi-suoristuspiiriä. Suoristuskomponentti on kytketty sarjaan jännitelähdön, vastuskerrointa ja pysyvämagneettisen liukuvan spoolin (PMMC) mittarin kanssa. Diodin edensuuntainen vastus oletetaan olevalta merkityksettömältä.

Kun DC-jännitelähde kytketään piiriin, virran Im suuruudeksi tulee V/(Rm + RS). Tämä virran aiheuttaa täysimittaisen poikkeaman mittarissa.

Kun AC-jännitelähde kytketään samaan piiriin, suoristuskomponentti muuttaa AC-jännitteen unidirektiiviseksi DC-jännitteeksi, tuottaen suoristetun tuloksen mittarissa. PMMC-mittari poikkeaa keskiarvon perusteella, joka riippuu AC-lähteen keskiarvovoltista.

Jännitteen keskiarvo

Yllä oleva laskelma osoittaa, että mittarin herkkyys AC:lle on 0,45 kertaa mittarin herkkyys DC:lle.

Täysi kuusi-suoristusmittari

Täysikuusi-suoristuspiirin piiri on näkyvissä alla olevassa kuvassa.

Piiriin sovellettava DC-jännite aiheuttaa PMMC-mittarin täysimittaisen poikkeaman. Sinimuotoista jännitettä voidaan ilmaista

Saman jännitteen arvolla AC:n keskiarvo on 0,9 kertaa DC:n. Toisin sanoen mittarin herkkyys AC:lla on 90 prosenttia DC:n herkkyydestä.

Täysi kuusi-suoristusmittarin herkkyys on kaksinkertainen verrattuna puolikuusi-suoristusmittariin.

Suoristusmittarin herkkyys

Mittarin herkkyys heijastaa mitattavan suureen muutosta syötteen ja ulostulon välillä, kuten suoristusmittarin DC-herkkyys.

AC-suoristusmittarin herkkyys riippuu käytetystä suoristuskomponentista piirissä.

Tekijät, jotka vaikuttavat suoristusmittarien suorituskykyyn

Seuraavat tekijät vaikuttavat mittarin suorituskykyyn AC-käytössä:

Aaltomuodon vaikutukset

Suoristusmittareita kalibroidaan jännitteen ja virran RMS-arvon (root-mean-square) perusteella. Puolikuusi- ja täysi kuusi-suoristusmittareiden muotokerroin on vakio kalibroidulle skaalalle. Jos käytetään eri muotokerroinominaista aaltoformaa, aaltomuodon epäyhtenevyydestä aiheutuvat lukuvirheet tapahtuvat.

Lämpötilamuutoksen vaikutukset

Suoristuskomponentin vastus vaihtelee lämpötilan mukaan, mikä aiheuttaa virheitä mittarin mittaustuloksissa.

Korkean taajuuden virtojen vaikutukset

Suoristusmittareilla on epätäydelliset kapasitanssiominaisuudet, jotka sallivat korkean taajuuden virrat kulkea ja vaikuttaa lukuihin.

Herkkyys väheneminen

Suoristusmittareiden herkkyys AC-käytössä on pienempi kuin DC-käytössä.

Suoristusmittareiden etumatkat

• Laajennettu taajuusalue: Toimii 20 Hz:stä korkeisiin taajuusalueisiin.

• Matala virrantarve: Voltmetreille virrantarve on paljon pienempi kuin muissa AC-mittareissa.

• Yhtenäiset skaalat: Tarjoaa yhtenäisiä skaaloja laajalla mittausalueella.

• Kohtuullinen tarkkuus: Saavuttaa ±5 % tarkkuuden normaalissa käytössä.

Suoristusmittareiden sovellukset

• Mittaa jännitettä 50–250 V:n välillä.

• Käytetään milliammetereinä tai mikroammetereinä.

• Käytetään viestintäpiireihin signaalin mittaamiseen.

• Huomautus: AC-suoristusvoltmetrin herkkyys on pienempi kuin DC-voltmetrin, mikä johtaa suurempaan latauseffektiin AC-mittausten yhteydessä.