Βαθμονόμηση του αμπερόμετρου, του βολτόμετρου και του βαρμέτρου χρησιμοποιώντας ποτενσιόμετρο

Γνωρίζουμε ότι η τάση, το ρεύμα και η ισχύς μετρώνται σε βολτ, ενισχυτές και, βατ και βολτόμετρο, αμπερόμετρο, και βιττόμετρο χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση αυτών των παραμέτρων. Αν και αυτά τα όργανα μέτρησης έχουν κατασκευαστεί με προσοχή, ενδέχεται να εξακολουθούν να παρέχουν αναγνώσεις σφαλμάτων στο τέλος του πελάτη. Έτσι, αυτά τα όργανα βαθμονομούνται για να ελαχιστοποιηθεί το σφάλμα. Εδώ σε αυτό το άρθρο, θα εξηγήσουμε πώς να βαθμονομήσετε το Βολτόμετρο, το Αμμέτρο και το Βάτμετρο χρησιμοποιώντας ένα ποτενσιόμετρο.

Πριν πάμε σε λεπτομέρειες, ας συζητήσουμε πρώτα τη σημαντική έννοια που χρησιμοποιείται σε αυτό το άρθρο.

Εάν έχουμε δύο πηγές τάσης της ίδιας τιμής συνδεδεμένες παράλληλα όπως φαίνεται παρακάτω, τότε δεν θα υπάρχει ροή ρεύματος μεταξύ τους. Αυτό συμβαίνει επειδή οι πιθανές τιμές και των δύο πηγών είναι οι ίδιες και καμία από τις πηγές δεν μπορεί να ωθήσει το φορτίο στην άλλη. Έτσι στο κύκλωμα, το γαλβανόμετρο δεν εμφανίζει παραμόρφωση.

Θα χρησιμοποιήσουμε το ίδιο φαινόμενο εξισορρόπησης δύο πηγών τάσης στη διαδικασία βαθμονόμησης.

Βαθμονόμηση ποτενσιόμετρου

Η παραπάνω εικόνα δείχνει το διάγραμμα κυκλώματος για βαθμονόμηση ποτενσιόμετρου.

Στο σχήμα, χρησιμοποιείται ένα τυπικό στοιχείο με τάση 1,50V που δεν παράγει διακυμάνσεις τάσης ακόμη και σε millivolts κατά τη φόρτωση. Αυτό το είδος σταθερής πηγής είναι απαραίτητο για τη βαθμονόμηση του ποτενσιόμετρου χωρίς κανένα σφάλμα.

Η αγώγιμη κλίμακα κλιμακώνεται με ακρίβεια για να αποφευχθεί η απώλεια ανάγνωσης κατά τις μετρήσεις. Η αγώγιμη κλίμακα έχει επίσης μια ομαλή επιφάνεια με καθαρές διαστάσεις για ίση κατανομή αντίστασης σε όλο το μήκος της.

Ο ρεοστάτης υπάρχει για τη ρύθμιση της ροής του ρεύματος στο βρόχο κυκλώματος και έτσι μπορούμε να ρυθμίσουμε την πτώση τάσης ανά μονάδα μήκους κατά την αγώγιμη κλίμακα. Ένα γαλβανόμετρο συνδέεται επίσης εδώ για την απεικόνιση της ατέλειας που συμβαίνει σε περίπτωση ροής ρεύματος μεταξύ του τυπικού βρόχου κυψελίδας και του βρόχου αγώγιμης κλίμακας. Το άγνωστο EMF εδώ συνδέεται με το γαλβανόμετρο για μέτρηση μετά τη βαθμονόμηση του ποτενσιόμετρου.

Εργαζόμενος:

Αρχικά, ΕΝΕΡΓΟΠΟΙΗΣΤΕ την τροφοδοσία και ρυθμίστε τον ρεοστάτη για να επιτρέψετε στο ρεύμα μερικών εκατοντάδων χιλιομέτρων να ρέει στον κύριο βρόχο κυκλώματος. Επειδή η αγώγιμη κλίμακα βρίσκεται επίσης στον κύριο βρόχο, το ίδιο ρεύμα ρέει διαμέσου αυτού παράγοντας πτώση τάσης. Αν και η πτώση τάσης εμφανίζεται σε όλη τη μεταλλική κλίμακα θα κατανέμεται ομοιόμορφα σε όλο το σώμα του.

Μετά την εμφάνιση της πτώσης τάσης κατά μήκος της αγώγιμης κλίμακας, εάν πάρουμε την ολισθαίνουσα επαφή και μετακινηθούμε κατά μήκος της μεταλλικής κλίμακας από το μηδέν, τότε το ρεύμα ρέει από το δευτερεύον κύκλωμα στο πρωτεύον κύκλωμα λόγω ανισορροπίας κυκλώματος. Και καθώς η ολισθαίνουσα επαφή κινείται πιο μακριά από το μηδέν, το μέγεθος αυτής της ροής ρεύματος μειώνεται. Αυτό συμβαίνει επειδή, καθώς αυξάνεται η περιοχή επαφής, η πτώση τάσης σε όλη την κλίμακα θα πλησιάσει την τάση του τυπικού στοιχείου. Έτσι, σε ένα ορισμένο σημείο, η πτώση τάσης σε όλη την κλίμακα θα είναι ίση με την τάση του τυπικού στοιχείου και σε αυτό το σημείο, δεν θα υπάρχει ροή ρεύματος μεταξύ δύο κυκλωμάτων.

Τώρα που ένα γαλβανόμετρο είναι συνδεδεμένο στο δευτερεύον κύκλωμα, θα εμφανίσει απόκλιση στην οθόνη του λόγω ροής ρεύματος και όσο υψηλότερο το ρεύμα περισσότερο θα είναι η απόκλιση. Με βάση αυτό, το γαλβανόμετρο δεν θα εμφανίζει απόκλιση μόνο όταν και τα δύο κυκλώματα είναι ισορροπημένα και αυτή είναι η κατάσταση που θα προσπαθήσουμε να επιτύχουμε για τη βαθμονόμηση του ποτενσιόμετρου.

Για καλύτερη κατανόηση, ας δούμε το παρακάτω κύκλωμα που δείχνει την κατάσταση ισορροπίας.

Εάν υποθέσουμε ότι η αντίσταση της μεταλλικής επαφής από μήκος 0 έως 100 cm ως «R», τότε η πτώση τάσης σε ολόκληρη τη μεταλλική επαφή μήκους 100 cm είναι V = IR. Δεδομένου ότι υποθέσαμε ένα ισορροπημένο κύκλωμα, αυτή η πτώση τάσης «V» πρέπει να είναι ίση με την τάση του τυπικού στοιχείου και θα υπάρχει μηδενική απόκλιση στην ανάγνωση του γαλβανόμετρου.

Τώρα μετρώντας αυτό το ακριβές μήκος στο οποίο το γαλβανόμετρο δείχνει μηδέν, μπορούμε να βαθμονομήσουμε την κλίμακα ποτενσιόμετρου με βάση την τυπική τιμή τάσης κυψέλης.

Έτσι, το μήκος της κλίμακας 1cm κρατά = 1.5v / 100cm = 0.005V = 5mV.

Αφού μάθετε την πτώση τάσης ανά εκατοστό στην κλίμακα ποτενσιόμετρου, συνδέστε την άγνωστη τάση στο δευτερεύον κύκλωμα και σύρετε την επαφή για να μετρήσετε το μήκος στο οποίο θα έχουμε μηδενική απόκλιση. Αφού γνωρίζουμε αυτό το μήκος της κλίμακας στην οποία λαμβάνει χώρα η ισορροπία, μπορούμε να μετρήσουμε την τιμή του άγνωστου EMF όπως, V = (διάρκεια επαφής) x (5mV).

Εφαρμογές Ποτενσιόμετρων

Εκτός από τη μέτρηση της άγνωστης τάσης, το ποτενσιόμετρο μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για τη μέτρηση του ρεύματος και της ισχύος, χρειάζεται μόνο μερικά επιπλέον εξαρτήματα για τη μέτρησή τους.

Εκτός από τη μέτρηση της τάσης, του ρεύματος και της ισχύος, τα ποτενσιόμετρα χρησιμοποιούνται κυρίως για τη βαθμονόμηση των βολτόμετρων, των αμπερόμετρων και του βηματόμετρου. Επίσης, δεδομένου ότι το ποτενσιόμετρο είναι συσκευή DC, τα όργανα που πρόκειται να βαθμονομηθούν πρέπει να είναι τύπου DC κινούμενου σιδήρου ή ηλεκτροδυναμομέτρου.

Βαθμονόμηση του βολτόμετρου χρησιμοποιώντας ποτενσιόμετρο

Στο κύκλωμα, το πιο σημαντικό στοιχείο για τη διαδικασία βαθμονόμησης είναι η κατάλληλη σταθερή παροχή τάσης DC. Αυτό συμβαίνει επειδή τυχόν διακυμάνσεις στην τάση τροφοδοσίας θα προκαλέσουν σφάλμα στη βαθμονόμηση του βολτόμετρου, οδηγώντας έτσι σε πλήρη αποτυχία του πειράματος. Έτσι, η τυπική κυψέλη τάσης με σταθερή τιμή τερματικού λαμβάνεται ως πηγή και συνδέεται παράλληλα με το βολτόμετρο που πρέπει να βαθμονομηθεί. Τα δύο διακοσμητικά δοχεία «RV1» και «RV2» χρησιμοποιούνται για τη ρύθμιση της τάσης που πρέπει να εμφανίζεται κατά μήκος του βολτόμετρου, όπως φαίνεται στην εικόνα.

Ένα κουτί αναλογίας τάσης συνδέεται επίσης παράλληλα με το βολτόμετρο για να διαιρέσει την τάση στο βολτόμετρο και να πάρει την κατάλληλη τιμή κατάλληλη για τη σύνδεση του ποτενσιόμετρου.

Με ολόκληρη τη ρύθμιση, είμαστε έτοιμοι να δοκιμάσουμε την ακρίβεια του βολτόμετρου. Επομένως, για να ξεκινήσετε, απλώς δώστε την ισχύ στο κύκλωμα για να λάβετε μια ένδειξη στο βολτόμετρο και μια άγνωστη τάση στην έξοδο κουτιού αναλογίας τάσης. Τώρα θα χρησιμοποιήσουμε ένα βαθμονομημένο ποτενσιόμετρο για τη μέτρηση αυτής της άγνωστης τάσης.

Αφού λάβετε την ένδειξη ποτενσιόμετρου, ελέγξτε αν η ένδειξη ποτενσιόμετρου ταιριάζει με την ένδειξη βολτόμετρου. Δεδομένου ότι το ποτενσιόμετρο μετρά την πραγματική τιμή της τάσης, εάν η ένδειξη του ποτενσιόμετρου δεν ταιριάζει με την ένδειξη του βολτόμετρου, τότε εμφανίζεται ένα αρνητικό ή θετικό σφάλμα. Και για διόρθωση, μπορεί να σχεδιαστεί μια καμπύλη βαθμονόμησης με τη βοήθεια των μετρήσεων του βολτόμετρου και του ποτενσιόμετρου.

Επίσης, για την ακρίβεια των μετρήσεων, είναι απαραίτητο να μετρήσετε τάσεις κοντά στο μέγιστο εύρος του ποτενσιόμετρου όσο το δυνατόν περισσότερο.

Βαθμονόμηση του Αμέτρου χρησιμοποιώντας Ποτενσιόμετρο

Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, θα χρησιμοποιήσουμε μια κατάλληλη σταθερή τάση τροφοδοσίας DC για να αποφύγουμε τα σφάλματα βαθμονόμησης που δεν προκαλούν διακυμάνσεις τάσης καθ 'όλη τη διάρκεια του πειράματος. Ένας ρεοστάτης χρησιμοποιείται για τη ρύθμιση του μεγέθους του ρεύματος που ρέει σε ολόκληρο το κύκλωμα. Επίσης, μια τυπική αντίσταση «R» κατάλληλης τιμής με επαρκή ικανότητα μεταφοράς ρεύματος τοποθετείται σε σειρά με το αμπερόμετρο (το οποίο βρίσκεται υπό βαθμονόμηση) για τη λήψη μιας παραμέτρου τάσης που σχετίζεται με το ρεύμα που ρέει στο κύκλωμα.

Τώρα μετά την ενεργοποίηση της τροφοδοσίας, ένα ρεύμα «I» ρέει σε ολόκληρο το κύκλωμα και με αυτήν την ένταση ροής θα δημιουργηθεί από το αμπερόμετρο που υπάρχει στον βρόχο. Επίσης, μια πτώση τάσης θα πραγματοποιηθεί κατά μήκος της τυπικής αντίστασης «R» λόγω αυτής της ροής ρεύματος.

Τώρα θα χρησιμοποιήσουμε ένα ποτενσιόμετρο για τη μέτρηση της τάσης στην τυπική αντίσταση και στη συνέχεια θα χρησιμοποιήσουμε τον νόμο ohms για να υπολογίσουμε το ρεύμα μέσω της τυπικής αντίστασης.

Αυτό είναι το τρέχον I = V / R Όπου V = τάση κατά μήκος της τυπικής αντίστασης που μετράται από το ποτενσιόμετρο, και R = αντίσταση μιας τυπικής αντίστασης.

Εφόσον χρησιμοποιούμε την τυπική αντίσταση, η αντίσταση θα είναι γνωστή με ακρίβεια και η τάση κατά μήκος της τυπικής αντίστασης μετράται από το ποτενσιόμετρο. Η υπολογισμένη τιμή θα είναι η ακριβής τιμή του ρεύματος που ρέει μέσω του βρόχου. Στη συνέχεια, συγκρίνετε αυτήν την υπολογισμένη τιμή με την ένδειξη αμπερόμετρου για να ελέγξετε την ακρίβεια του αμπερόμετρου. Εάν υπάρχουν σφάλματα, μπορούμε να κάνουμε τις απαραίτητες ρυθμίσεις για το αμπερόμετρο για να διορθώσουμε τα σφάλματα.

Βαθμονόμηση Wattmeter χρησιμοποιώντας Ποτενσιόμετρο

Όπως αναφέρθηκε παραπάνω για μια ακριβή διαδικασία βαθμονόμησης, θα χρησιμοποιήσουμε δύο κατάλληλα τροφοδοτικά σταθερής τάσης DC ως πηγές. Συνήθως, η παροχή χαμηλής τάσης συνδέεται σε σειρά με το τρέχον πηνίο ενός βαλτόμετρου και μια μέτρια παροχή τάσης συνδέεται με το πιθανό πηνίο του βηματόμετρου. Ένας ρεοστάτης στο άνω κύκλωμα χρησιμοποιείται για τη ρύθμιση του μεγέθους του ρεύματος που ρέει μέσω του πηνίου ρεύματος και το δοχείο επένδυσης στο κάτω κύκλωμα χρησιμοποιείται για τη ρύθμιση της τάσης στο πιθανό πηνίο.

Θυμηθείτε ότι προτιμάτε ένα διακοσμητικό δοχείο για τη ρύθμιση της τάσης και ο ρεοστάτης προτιμάται για τη ρύθμιση του ρεύματος σε κύκλωμα.

Επίσης, μια τυπική αντίσταση «R» κατάλληλης τιμής και επαρκής ικανότητα μεταφοράς ρεύματος τοποθετείται σε σειρά με το πηνίο ρεύματος του βηματόμετρου. Και αυτή η τυπική αντίσταση θα δημιουργήσει πτώση τάσης σε αυτό όταν ρέει ρεύμα στο τρέχον κύκλωμα πηνίου.

Αφού η τροφοδοσία είναι ΕΝΕΡΓΟΠΟΙΗΣΗ, θα λάβουμε δύο άγνωστες ενδείξεις τάσης, η μία βρίσκεται στην έξοδο διαχωριστή τάσης και η άλλη βρίσκεται στην τυπική αντίσταση «R». Τώρα, εάν ένα ποτενσιόμετρο χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της τάσης κατά μήκος της τυπικής αντίστασης, τότε μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε το νόμο ohms για να υπολογίσουμε το ρεύμα μέσω της τυπικής αντίστασης. Δεδομένου ότι το τρέχον πηνίο είναι σε σειρά με την τυπική αντίσταση, η υπολογισμένη τιμή αντιπροσωπεύει επίσης το ρεύμα που διέρχεται από το τρέχον πηνίο. Με παρόμοιο τρόπο, χρησιμοποιήστε το ποτενσιόμετρο δεύτερη φορά για να μετρήσετε την τάση στο πιθανό πηνίο του βηματόμετρου.

Τώρα που μετρήσαμε το ρεύμα μέσω του ρεύματος και της τάσης στο πιθανό πηνίο χρησιμοποιώντας ένα ποτενσιόμετρο, μπορούμε να υπολογίσουμε την ισχύ ως

Ισχύς P = Ένταση τάσης x Τρέχουσα τιμή.

Μετά τον υπολογισμό μπορούμε να συγκρίνουμε αυτήν την υπολογιζόμενη τιμή με την ανάγνωση του μετρητή για να ελέγξουμε τα σφάλματα. Μόλις εντοπιστούν τα σφάλματα, πραγματοποιήστε τις απαραίτητες ρυθμίσεις στο μετρητή για να προσαρμόσετε τα σφάλματα.

Αυτός είναι ο τρόπος με τον οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί ένα ποτενσιόμετρο για τη βαθμονόμηση του βολτόμετρου, του αμπερόμετρου και του βαλτόμετρου για τη λήψη ακριβών μετρήσεων.