Kurzanleitung

Die Instrumente, mit denen eine beliebige Menge gemessen wird, werden als Messinstrumente bezeichnet. Dieses Tutorial behandelt hauptsächlich dieelectronic instruments, die nützlich sind, um entweder elektrische Größen oder Parameter zu messen.

Im Folgenden sind die am häufigsten verwendeten elektronischen Instrumente aufgeführt.

  • Voltmeter
  • Ammeter
  • Ohmmeter
  • Multimeter

Lassen Sie uns nun kurz über diese Instrumente sprechen.

Voltmeter

Wie der Name schon sagt, voltmeterist ein Messgerät, das die Spannung an zwei beliebigen Punkten eines Stromkreises misst. Es gibt zwei Arten von Voltmetern: DC-Voltmeter und AC-Voltmeter.

Das Gleichspannungsmessgerät misst die Gleichspannung an zwei beliebigen Punkten eines Stromkreises, während das Wechselspannungsmessgerät die Wechselspannung an zwei beliebigen Punkten eines Stromkreises misst. Ein Beispiel fürpractical DC voltmeter ist in der folgenden Abbildung dargestellt.

Das in der obigen Abbildung gezeigte Gleichspannungsvoltmeter ist a $(0-100)V$ DC voltmeter. Daher kann es verwendet werden, um die Gleichspannungen von null Volt bis 10 Volt zu messen.

Amperemeter

Wie der Name schon sagt, ammeterist ein Messgerät, das den Strom misst, der durch zwei beliebige Punkte eines Stromkreises fließt. Es gibt zwei Arten von Amperemeter: DC-Amperemeter und AC-Amperemeter.

Das Gleichstrom-Amperemeter misst den Gleichstrom, der durch zwei beliebige Punkte eines Stromkreises fließt. Das Wechselstrom-Amperemeter misst den Wechselstrom, der durch zwei beliebige Punkte eines Stromkreises fließt. Ein Beispiel fürpractical AC ammeter ist in der folgenden Abbildung dargestellt -

Das in der obigen Abbildung gezeigte Wechselstrom-Amperemeter ist a $(0-100)A \:$ AC ammeter. Daher kann es verwendet werden, um die Wechselströme von null Ampere bis 100 Ampere zu messen.

Ohmmeter

Ohmmeterwird verwendet, um den Widerstandswert zwischen zwei beliebigen Punkten eines Stromkreises zu messen. Es kann auch verwendet werden, um den Wert eines unbekannten Widerstands zu ermitteln. Es gibt zwei Arten von Ohmmetern: Serien-Ohmmeter und Shunt-Ohmmeter.

Beim Serien-Ohmmeter sollte der Widerstand, dessen Wert unbekannt ist und gemessen werden soll, in Reihe mit dem Ohmmeter geschaltet werden. Es ist nützlich zum Messenhigh values of resistances.

Beim Ohmmeter vom Shunt-Typ sollte der Widerstand, dessen Wert unbekannt ist und gemessen werden soll, parallel zum Ohmmeter geschaltet werden (Shunt). Es ist nützlich zum Messenlow values of resistances.

Ein Beispiel für practical shunt ohmmeterist in der obigen Abbildung dargestellt. Das in der obigen Abbildung gezeigte Ohmmeter ist a$(0-100)\Omega$ shunt ohmmeter. Daher können damit die Widerstandswerte von null Ohm bis 100 Ohm gemessen werden.

Multimeter

Multimeterist ein elektronisches Instrument, mit dem Größen wie Spannung, Strom und Widerstand einzeln gemessen werden. Es kann verwendet werden, um DC- und AC-Spannungen, DC- und AC-Ströme und Widerstände in verschiedenen Bereichen zu messen. Ein praktisches Multimeter ist in der folgenden Abbildung dargestellt:

Wie in der Abbildung gezeigt, kann dieses Multimeter zum Messen verschiedener hoher Widerstände, niedriger Widerstände, Gleichspannungen, Wechselspannungen, Gleichströme und Wechselströme verwendet werden. Unterschiedliche Skalen und Wertebereiche für jede dieser Größen sind in der obigen Abbildung markiert.

Die Instrumente, die wir in diesem Kapitel betrachtet haben, sind von indicating type instruments, wenn die Zeiger dieser Instrumente ablenken und auf einen bestimmten Wert zeigen. Wir werden in späteren Kapiteln ausführlich auf diese elektronischen Messgeräte eingehen.

Die Eigenschaften von Messinstrumenten, die hilfreich sind, um die Leistung des Instruments zu kennen und bei der Messung beliebiger Größen oder Parameter zu helfen, werden als bezeichnet Performance Characteristics.

Arten von Leistungsmerkmalen

Leistungsmerkmale von Instrumenten können wie folgt klassifiziert werden two types.

  • Statische Eigenschaften
  • Dynamische Eigenschaften

Lassen Sie uns nun nacheinander über diese beiden Arten von Merkmalen sprechen.

Statische Eigenschaften

Die Eigenschaften von Größen oder Parametern Messinstrumente, die do not varyin Bezug auf die Zeit werden statische Eigenschaften genannt. Manchmal können diese Größen oder Parameter in Bezug auf die Zeit langsam variieren. Es folgt die Liste vonstatic characteristics.

  • Accuracy
  • Precision
  • Sensitivity
  • Resolution
  • Statischer Fehler

Lassen Sie uns nun nacheinander über diese statischen Eigenschaften sprechen.

Richtigkeit

Die algebraische Differenz zwischen dem angegebenen Wert eines Instruments $ A_ {i} $ und dem wahren Wert $ A_ {t} $ ist bekannt als accuracy. Mathematisch kann es dargestellt werden als -

$$ Genauigkeit = A_ {i} - A_ {t} $$

Der Begriff Genauigkeit gibt an, um wie viel der angegebene Wert eines Instruments $ A_ {i} $ näher am wahren Wert $ A_ {t} $ liegt.

Statischer Fehler

Die Differenz zwischen dem wahren Wert $ A_ {t} $ der Menge, die sich nicht in Bezug auf die Zeit ändert, und dem angegebenen Wert eines Instruments $ A_ {i} $ ist bekannt als static error, $ e_ {s} $. Mathematisch kann es dargestellt werden als -

$$ e_ {s} = A_ {t} - A_ {i} $$

Der Begriff statischer Fehler bezeichnet die Ungenauigkeit des Instruments. Wenn der statische Fehler in Prozent dargestellt wird, wird er aufgerufenpercentage of static error. Mathematisch kann es dargestellt werden als -

$$ \% e_ {s} = \ frac {e_ {s}} {A_ {t}} \ mal 100 $$

Ersetzen Sie den Wert von $ e_ {s} $ auf der rechten Seite der obigen Gleichung -

$$ \% e_ {s} = \ frac {A_ {t} - A_ {i}} {A_ {t}} \ mal 100 $$

Wo,

$ \% e_ {s} $ ist der Prozentsatz des statischen Fehlers.

Präzision

Wenn ein Instrument wiederholt denselben Wert anzeigt, wenn es verwendet wird, um dieselbe Menge unter denselben Umständen mehrmals zu messen, können wir sagen, dass das Instrument einen hohen Wert hat precision.

Empfindlichkeit

Das Verhältnis der Änderung der Ausgabe $ \ Delta A_ {out} $ eines Instruments für eine gegebene Änderung der Eingabe $ \ Delta A_ {in} $, das gemessen werden soll, wird aufgerufen sensitivity, S. Mathematisch kann es dargestellt werden als -

$$ S = \ frac {\ Delta A_ {out}} {\ Delta A_ {in}} $$

Der Begriff Empfindlichkeit bezeichnet die kleinste Änderung der messbaren Eingabe, die erforderlich ist, damit ein Instrument reagiert.

  • Wenn die Kalibrierungskurve ist linearDann ist die Empfindlichkeit des Instruments konstant und entspricht der Steigung der Kalibrierungskurve.

  • Wenn die Kalibrierungskurve ist non-linearDann ist die Empfindlichkeit des Instruments nicht konstant und variiert in Bezug auf den Eingang.

Auflösung

Wenn sich der Ausgang eines Instruments nur ändert, wenn ein bestimmtes Inkrement des Eingangs vorliegt, wird dieses Inkrement des Eingangs aufgerufen Resolution. Das heißt, das Instrument ist in der Lage, den Eingang effektiv zu messen, wenn eine Auflösung des Eingangs vorliegt.

Dynamische Eigenschaften

Die Eigenschaften der Instrumente, mit denen die zeitlich sehr schnell variierenden Größen oder Parameter gemessen werden, werden als dynamische Eigenschaften bezeichnet. Es folgt die Liste vondynamic characteristics.

  • Reaktionsgeschwindigkeit
  • Dynamischer Fehler
  • Fidelity
  • Lag

Lassen Sie uns nun nacheinander über diese dynamischen Eigenschaften diskutieren.

Reaktionsgeschwindigkeit

Die Geschwindigkeit, mit der das Instrument reagiert, wenn sich die zu messende Größe ändert, wird aufgerufen speed of response. Es zeigt an, wie schnell das Instrument ist.

Verzögerung

Das Ausmaß der Verzögerung, die bei der Reaktion eines Instruments auftritt, wenn sich die zu messende Größe ändert, wird als Messverzögerung bezeichnet. Es wird auch einfach genanntlag.

Dynamischer Fehler

Die Differenz zwischen dem wahren Wert $ A_ {t} $ der Menge, die sich in Bezug auf die Zeit ändert, und dem angegebenen Wert eines Instruments $ A_ {i} $ wird als dynamischer Fehler $ e_ {d} $ bezeichnet.

Treue

Der Grad, in dem ein Instrument Änderungen der gemessenen Größe ohne dynamischen Fehler anzeigt, ist bekannt als Fidelity

Die Fehler, die während der Messung auftreten, sind bekannt als measurement errors. Lassen Sie uns in diesem Kapitel die Arten von Messfehlern diskutieren.

Arten von Messfehlern

Wir können die Messfehler in die folgenden drei Typen einteilen.

  • Grobe Fehler
  • Zufällige Fehler
  • Systematische Fehler

Lassen Sie uns nun nacheinander diese drei Arten von Messfehlern diskutieren.

Grobe Fehler

Die Fehler, die aufgrund mangelnder Erfahrung des Beobachters bei der Erfassung der Messwerte auftreten, sind bekannt als gross errors. Die Werte der groben Fehler variieren von Beobachter zu Beobachter. Manchmal können die groben Fehler auch aufgrund einer falschen Auswahl des Instruments auftreten. Wir können die groben Fehler minimieren, indem wir diese beiden Schritte ausführen.

  • Wählen Sie das am besten geeignete Instrument basierend auf dem zu messenden Wertebereich.
  • Notieren Sie die Messwerte sorgfältig

Systematische Fehler

Wenn das Instrument einen Fehler erzeugt, der während seines Betriebs eine konstante gleichmäßige Abweichung aufweist, spricht man von systematic error. Die systematischen Fehler treten aufgrund der Eigenschaften der im Instrument verwendeten Materialien auf.

Types of Systematic Errors

Die systematischen Fehler können wie folgt klassifiziert werden three types.

  • Instrumental Errors - Diese Art von Fehlern tritt aufgrund von Instrumentenmängeln und Belastungseffekten auf.

  • Environmental Errors - Diese Art von Fehlern tritt aufgrund von Änderungen in der Umgebung auf, wie z. B. Änderungen von Temperatur, Druck usw.

  • observational Errors - Diese Art von Fehlern tritt aufgrund des Beobachters beim Ablesen der Zählerstände auf. Parallax errors gehören zu dieser Art von Fehlern.

Zufällige Fehler

Die Fehler, die aufgrund unbekannter Quellen während der Messzeit auftreten, sind bekannt als random errors. Daher ist es nicht möglich, diese Fehler zu beseitigen oder zu minimieren. Wenn wir jedoch die genaueren Messwerte ohne zufälligen Fehler erhalten möchten, können Sie diese beiden Schritte ausführen.

  • Step1 - Nehmen Sie mehr Messungen von verschiedenen Beobachtern vor.

  • Step2 - Führen Sie eine statistische Analyse der in Schritt 1 erhaltenen Messwerte durch.

Im Folgenden sind die Parameter aufgeführt, die bei der statistischen Analyse verwendet werden.

  • Mean
  • Median
  • Variance
  • Deviation
  • Standardabweichung

Lassen Sie uns nun darüber diskutieren statistical parameters.

Bedeuten

Sei $ x_ {1}, x_ {2}, x_ {3}, ...., x_ {N} $ die $ N $ -Messwerte einer bestimmten Messung. Der Mittelwert oderaverage value dieser Messwerte können mit der folgenden Formel berechnet werden.

$$ m = \ frac {x_ {1} + x_ {2} + x_ {3} + .... + x_ {N}} {N} $$

Wobei $ m $ der Mittelwert oder Durchschnittswert ist.

Wenn die Anzahl der Ablesungen einer bestimmten Messung größer ist, ist der Mittelwert oder Durchschnittswert ungefähr gleich true value

Median

Wenn die Anzahl der Messwerte einer bestimmten Messung höher ist, ist es schwierig, den Mittelwert oder Durchschnittswert zu berechnen. Berechnen Sie hier diemedian value und es wird ungefähr gleich dem Mittelwert sein.

Zur Berechnung des Medianwerts müssen wir zunächst die Messwerte einer bestimmten Messung in einem anordnen ascending order. Wir können den Medianwert mithilfe der folgenden Formel berechnen, wenn die Anzahl der Messwerte ein istodd number.

$$ M = x _ {\ left (\ frac {N + 1} {2} \ right)} $$

Wir können den Medianwert mithilfe der folgenden Formel berechnen, wenn die Anzahl der Messwerte ein ist even number.

$$ M = \ frac {x _ {\ left (N / 2 \ right)} + x_ \ left (\ left [N / 2 \ right] +1 \ right)} {2} $$

Abweichung vom Mittelwert

Die Differenz zwischen dem Messwert einer bestimmten Messung und dem Mittelwert wird als Abweichung vom Mittelwert bezeichnet . Kurz gesagt, es heißt Abweichung . Mathematisch kann es dargestellt werden als

$$ d_ {i} = x_ {i} -m $$

Wo,

$ d_ {i} $ ist die Abweichung von $ i ^ {th} $ vom Mittelwert.

$ x_ {i} $ ist der Wert von $ i ^ {th} $ Reading.

$ m $ ist der Mittelwert oder Durchschnittswert.

Standardabweichung

Der quadratische Mittelwert der Abweichung wird genannt standard deviation. Mathematisch kann es dargestellt werden als

$$ \ sigma = \ sqrt {\ frac {{d_ {1}} ^ {2} + {d_ {2}} ^ {2} + {d_ {3}} ^ {2} + .... + { d_ {N}} ^ {2}} {N}} $$

Die obige Formel ist gültig, wenn die Anzahl der Ablesungen N größer oder gleich 20 ist. Wir können die folgende Formel für die Standardabweichung verwenden, wenn die Anzahl der Ablesungen N kleiner als 20 ist.

$$ \ sigma = \ sqrt {\ frac {{d_ {1}} ^ {2} + {d_ {2}} ^ {2} + {d_ {3}} ^ {2} + .... + { d_ {N}} ^ {2}} {N-1}} $$

Wo,

$ \ sigma $ ist die Standardabweichung

$ d_ {1}, d_ {2}, d_ {3},…, d_ {N} $ sind die Abweichungen der ersten, zweiten, dritten,…, $ N ^ {th} $ -Werte vom Mittelwert.

Note - Wenn der Wert der Standardabweichung klein ist, sind die Messwerte der Messung genauer.

Varianz

Das Quadrat der Standardabweichung heißt variance. Mathematisch kann es dargestellt werden als

$$ V = \ sigma ^ {2} $$

Wo,

$ V $ ist die Varianz

$ \ sigma $ ist die Standardabweichung

Das mittlere Abweichungsquadrat wird auch genannt variance. Mathematisch kann es dargestellt werden als

$$ V = \ frac {{d_ {1}} ^ {2} + {d_ {2}} ^ {2} + {d_ {3}} ^ {2} + .... + {d_ {N} } ^ {2}} {N} $$

Die obige Formel ist gültig, wenn die Anzahl der Ablesungen N größer oder gleich 20 ist. Wir können die folgende Formel für die Varianz verwenden, wenn die Anzahl der Ablesungen N kleiner als 20 ist.

$$ V = \ frac {{d_ {1}} ^ {2} + {d_ {2}} ^ {2} + {d_ {3}} ^ {2} + .... + {d_ {N} } ^ {2}} {N-1} $$

Wo,

$ V $ ist die Varianz

$ d_ {1}, d_ {2}, d_ {3},…, d_ {N} $ sind die Abweichungen der ersten, zweiten, dritten,…, $ N ^ {th} $ -Werte vom Mittelwert.

Mithilfe statistischer Parameter können wir also die Messwerte einer bestimmten Messung analysieren. Auf diese Weise erhalten wir genauere Messwerte.

Die Instrumente zur Messung einer beliebigen Menge sind bekannt als measuring instruments. Wenn die Instrumente die grundlegenden elektrischen Größen messen können, werden Spannung und Strom als bezeichnetbasic measuring instruments.

Arten grundlegender Messinstrumente

Wir können die grundlegenden Messinstrumente in die folgenden zwei Typen einteilen.

  • Voltmeters
  • Ammeters

Lassen Sie uns kurz auf diese beiden grundlegenden Messinstrumente eingehen.

Voltmeter

Wie der Name schon sagt, voltmeterist ein Messgerät, das die Spannung an zwei beliebigen Punkten eines Stromkreises misst. Die Spannungseinheiten sind Volt und das Messgerät ist Meter. Daher wird das Wort "Voltmeter" durch Kombinieren der beiden Wörter erhalten“volt” und “meter”.

Wir können die Voltmeter wie folgt klassifizieren two types basierend auf der Art der Spannung, die es messen kann.

  • DC-Voltmeter
  • Wechselspannungsmesser

DC Voltmeter

Wie der Name schon sagt, misst das Gleichspannungsmessgerät die DC voltageüber zwei beliebige Punkte eines Stromkreises. Ein praktisches Gleichspannungsvoltmeter ist in der folgenden Abbildung dargestellt.

Das in der Abbildung gezeigte Gleichspannungsvoltmeter ist a $(0-10)V$ DC voltmeter. Daher kann es verwendet werden, um die Gleichspannungen von null Volt bis 10 Volt zu messen

AC Voltmeter

Wie der Name schon sagt, misst das Wechselspannungsmessgerät die AC voltageüber zwei beliebige Punkte eines Stromkreises. Ein praktisches Wechselspannungsmessgerät ist in der folgenden Abbildung dargestellt.

Das in der obigen Abbildung gezeigte Wechselspannungsmessgerät ist a $(0-250)V$ AC voltmeter. Daher kann es verwendet werden, um die Wechselspannungen von null Volt bis 250 Volt zu messen

Amperemeter

Wie der Name schon sagt, ammeterist ein Messgerät, das den Strom misst, der durch zwei beliebige Punkte eines Stromkreises fließt. Die Stromeinheit ist Ampere und das Messgerät ist Meter. Das Wort "Amperemeter" wird durch Kombinieren erhalten“am” von Ampere mit “meter”.

Wir können die Amperemeter wie folgt klassifizieren two types basierend auf der Art des Stroms, den es messen kann.

  • DC-Amperemeter
  • Wechselstrom-Amperemeter

DC-Amperemeter

Wie der Name schon sagt, misst das Gleichstrom-Amperemeter die DC currentdas fließt durch zwei beliebige Punkte eines Stromkreises. Ein praktisches Gleichstrom-Amperemeter ist in der Abbildung dargestellt.

Das in der obigen Abbildung gezeigte Gleichstrom-Amperemeter ist a $(0-50)A$ DC ammeter. Daher kann es verwendet werden, um die Gleichströme von null Ampere bis 50 Ampere zu messen

Wechselstrom-Amperemeter

Wie der Name schon sagt, misst das Wechselstrom-Amperemeter die AC currentdas fließt durch zwei beliebige Punkte eines Stromkreises. Ein praktisches Wechselstrom-Amperemeter ist in der folgenden Abbildung dargestellt.

Das in der obigen Abbildung gezeigte Wechselstrom-Amperemeter ist a $(0-100)A$ AC ammeter. Daher kann es verwendet werden, um die Wechselströme von null Ampere bis 100 Ampere zu messen.

Wir werden in den folgenden Kapiteln ausführlich auf verschiedene Voltmeter und Amperemeter eingehen

Das Gleichspannungsmessgerät ist ein Messgerät, mit dem die Gleichspannung an zwei beliebigen Punkten des Stromkreises gemessen wird. Wenn wir einen Widerstand in Reihe mit dem PMMC-Galvanometer (Permanent Magnet Moving Coil) schalten, wirkt die gesamte Kombination zusammen alsDC voltmeter.

Der Serienwiderstand, der im Gleichspannungsvoltmeter verwendet wird, wird auch als Serienmultiplikatorwiderstand oder einfach als Multiplikator bezeichnet. Grundsätzlich wird die Strommenge begrenzt, die durch das Galvanometer fließt, um zu verhindern, dass der Zählerstrom den vollen Ablenkwert überschreitet. Dascircuit diagram des Gleichspannungsmessers ist in der folgenden Abbildung dargestellt.

Wir müssen dieses Gleichspannungsmessgerät an den beiden Punkten eines Stromkreises platzieren, an denen die Gleichspannung gemessen werden soll.

Anwenden KVL um die Schleife der obigen Schaltung.

$ V-I_ {m} R_ {se} -I_ {m} R_ {m} = 0 $ (Gleichung 1)

$$ \ Rightarrow V-I_ {m} R_ {m} = I_ {m} R_ {se} $$

$$ \ Rightarrow R_ {se} = \ frac {V-I_ {m} R_ {m}} {I_ {m}} $$

$ \ Rightarrow R_ {se} = \ frac {V} {I_ {m}} - R_ {m} $ (Gleichung 2)

Wo,

$ R_ {se} $ ist der Serienmultiplikatorwiderstand

$ V $ ist die Vollbereichsgleichspannung, die gemessen werden soll

$ I_ {m} $ ist der vollständige Ablenkstrom

$ R_ {m} $ ist der Innenwiderstand des Galvanometers

Das Verhältnis der zu messenden Gleichspannung im vollen Bereich $ V $ und des Gleichspannungsabfalls über dem Galvanometer $ V_ {m} $ ist bekannt als multiplying factorm. Mathematisch kann es dargestellt werden als

$ m = \ frac {V} {V_ {m}} $ (Gleichung 3)

Aus Gleichung 1 erhalten wir die folgende Gleichung für full range DC voltage das ist zu messen, $ V $.

$ V = I_ {m} R_ {se} + I_ {m} R_ {m} $ (Gleichung 4)

Das DC voltage dropüber das Galvanometer ist $ V_ {m} $ das Produkt aus dem vollen Ablenkstrom $ I_ {m} $ und dem Innenwiderstand des Galvanometers $ R_ {m} $. Mathematisch kann es geschrieben werden als

$ V_ {m} = I_ {m} R_ {m} $ (Gleichung 5)

Substitute, Gleichung 4 und Gleichung 5 in Gleichung 3.

$$ m = \ frac {I_ {m} R_ {se} + I_ {m} R_ {m}} {I_ {m} R_ {m}} $$

$ \ Rightarrow m = \ frac {R_ {se}} {R_ {m}} + 1 $

$ \ Rightarrow m-1 = \ frac {R_ {se}} {R_ {m}} $

$ R_ {se} = R_ {m} \ left (m-1 \ right) $ (Gleichung 6)

Wir können das finden value of series multiplier resistance unter Verwendung von entweder Gleichung 2 oder Gleichung 6 basierend auf den verfügbaren Daten.

Multi Range DC Voltmeter

Im vorherigen Abschnitt hatten wir das Gleichspannungsmessgerät erörtert, das durch Reihenschaltung eines Multiplikatorwiderstands mit dem PMMC-Galvanometer erhalten wird. Mit diesem Gleichspannungsmessgerät kann a gemessen werdenparticular range von Gleichspannungen.

Wenn wir das Gleichspannungsmessgerät zur Messung der Gleichspannungen von verwenden möchten multiple rangesDann müssen wir mehrere parallele Multiplikatorwiderstände anstelle eines einzelnen Multiplikatorwiderstands verwenden, und diese gesamte Widerstandskombination ist in Reihe mit dem PMMC-Galvanometer geschaltet. Dascircuit diagram des Gleichstrom-Voltmeters mit mehreren Bereichen ist in der folgenden Abbildung dargestellt.

Wir müssen das platzieren multi range DC voltmeterüber die beiden Punkte eines Stromkreises, an denen die Gleichspannung des erforderlichen Bereichs gemessen werden soll. Wir können den gewünschten Spannungsbereich wählen, indem wir die Schalter s an den jeweiligen Multiplikatorwiderstand anschließen.

$ M_ {1}, m_ {2}, m_ {2} $ und $ m_ {4} $ sind die multiplying factorsdes Gleichspannungsmessers, wenn wir die zu messenden Gleichspannungen im gesamten Bereich als $ V_ {1}, V_ {2}, V_ {3} $ bzw. $ V_ {4} $ betrachten. Es folgen die Formeln, die jedem Multiplikationsfaktor entsprechen.

$$ m_ {1} = \ frac {V_ {1}} {V_ {m}} $$

$$ m_ {2} = \ frac {V_ {2}} {V_ {m}} $$

$$ m_ {3} = \ frac {V_ {3}} {V_ {m}} $$

$$ m_ {4} = \ frac {V_ {4}} {V_ {m}} $$

In der obigen Schaltung gibt es vier series multiplier resistors, $ R_ {se1}, R_ {se2}, R_ {se3} $ und $ R_ {se4} $. Es folgen die Formeln, die diesen vier Widerständen entsprechen.

$$ R_ {se1} = R_ {m} \ left (m_ {1} -1 \ right) $$

$$ R_ {se2} = R_ {m} \ left (m_ {2} -1 \ right) $$

$$ R_ {se3} = R_ {m} \ left (m_ {3} -1 \ right) $$

$$ R_ {se4} = R_ {m} \ left (m_ {4} -1 \ right) $$

Wir können also die Widerstandswerte jedes Serienmultiplikatorwiderstands unter Verwendung der obigen Formeln ermitteln.

Das Instrument, mit dem die Wechselspannung an zwei beliebigen Punkten des Stromkreises gemessen wird, wird aufgerufen AC voltmeter. Wenn das Wechselspannungsmessgerät aus einem Gleichrichter besteht, spricht man von einem Wechselrichtervoltmeter auf Gleichrichterbasis.

Das Gleichspannungsmessgerät misst nur Gleichspannungen. Wenn wir es zur Messung von Wechselspannungen verwenden möchten, müssen wir diese beiden Schritte ausführen.

  • Step1 - Wandeln Sie das Wechselspannungssignal mit einem Gleichrichter in ein Gleichspannungssignal um.

  • Step2 - Den Gleichstrom oder Mittelwert des Ausgangssignals des Gleichrichters messen.

Wir bekommen Rectifier based AC voltmeter, nur durch Einbeziehen der Gleichrichterschaltung in das grundlegende Gleichspannungsmessgerät. Dieses Kapitel befasst sich mit gleichrichterbasierten Wechselspannungsmessern.

Arten von Gleichrichter-basierten Wechselspannungsmessern

Es folgen die two types von gleichrichterbasierten Wechselspannungsmessern.

  • Wechselspannungsmesser mit Halbwellengleichrichter
  • Wechselspannungsmesser mit Vollweggleichrichter

Lassen Sie uns nun nacheinander über diese beiden Wechselspannungsmesser sprechen.

AC-Voltmeter mit Halbwellengleichrichter

Wenn ein Halbwellengleichrichter vor einem Gleichspannungsgleichrichter angeschlossen ist, wird diese gesamte Kombination zusammen mit einem Halbwellengleichrichter als Wechselspannungsmessgerät bezeichnet. Dasblock diagram des Wechselspannungsmessers unter Verwendung eines Halbwellengleichrichters ist in der folgenden Abbildung dargestellt.

Das obige Blockdiagramm besteht aus zwei Blöcken: Halbwellengleichrichter und Gleichspannungsvoltmeter. Wir erhalten den entsprechenden Schaltplan, indem wir jeden Block durch die entsprechende (n) Komponente (n) im obigen Blockdiagramm ersetzen. Also, diecircuit diagram des Wechselspannungsmessers mit Halbwellengleichrichter sieht wie in der folgenden Abbildung gezeigt aus.

Das rms value des sinusförmigen (AC) Eingangsspannungssignals ist

$$ V_ {rms} = \ frac {V_ {m}} {\ sqrt {2}} $$

$$ \ Rightarrow V_ {m} = \ sqrt {2} V_ {rms} $$

$$ \ Rightarrow V_ {m} = 1,414 V_ {rms} $$

Wo,

$ V_ {m} $ ist der Maximalwert des sinusförmigen (AC) Eingangsspannungssignals.

Das DC oder der Durchschnittswert des Ausgangssignals des Halbwellengleichrichters ist

$$ V_ {dc} = \ frac {V_ {m}} {\ pi} $$

Substitute, der Wert von $ V_ {m} $ in der obigen Gleichung.

$$ V_ {dc} = \ frac {1.414 V_ {rms}} {\ pi} $$

$$ V_ {dc} = 0,45 V_ {rms} $$

Daher erzeugt das Wechselspannungsmessgerät eine Ausgangsspannung, die gleich ist 0.45 mal der Effektivwert des sinusförmigen (AC) Eingangsspannungssignals

AC-Voltmeter mit Vollweggleichrichter

Wenn ein Vollweggleichrichter vor dem Gleichspannungsvoltmeter angeschlossen ist, wird diese gesamte Kombination zusammen mit dem Vollweggleichrichter als Wechselspannungsvoltmeter bezeichnet. Dasblock diagram des Wechselspannungsmessers unter Verwendung eines Vollweggleichrichters ist in der folgenden Abbildung dargestellt

Das obige Blockschaltbild besteht aus zwei Blöcken: Vollweggleichrichter und Gleichspannungsvoltmeter. Wir erhalten den entsprechenden Schaltplan, indem wir jeden Block durch die entsprechenden Komponenten im obigen Blockschaltbild ersetzen.

Also, die circuit diagram des Wechselspannungsmessers mit Vollweggleichrichter sieht wie in der folgenden Abbildung gezeigt aus.

Das rms value des sinusförmigen (AC) Eingangsspannungssignals ist

$$ V_ {rms} = \ frac {V_ {m}} {\ sqrt {2}} $$

$$ \ Rightarrow V_ {m} = \ sqrt {2} \: V_ {rms} $$

$$ \ Rightarrow V_ {m} = 1,414 V_ {rms} $$

Wo,

$ V_ {m} $ ist der Maximalwert des sinusförmigen (AC) Eingangsspannungssignals.

Das DC oder der Durchschnittswert des Ausgangssignals des Vollweggleichrichters ist

$$ V_ {dc} = \ frac {2V_ {m}} {\ pi} $$

Substitute, der Wert von $ V_ {m} $ in der obigen Gleichung

$$ V_ {dc} = \ frac {2 \ times 1.414 \: V_ {rms}} {\ pi} $$

$$ V_ {dc} = 0,9 \: V_ {rms} $$

Daher erzeugt das Wechselspannungsmessgerät eine Ausgangsspannung, die gleich ist 0.9 mal der Effektivwert des sinusförmigen (AC) Eingangsspannungssignals.

Im vorherigen Kapitel haben wir uns mit gleichrichterbasierten Wechselspannungsmessern befasst. Dieses Kapitel behandelt die folgenden zwei Arten von Wechselspannungsmessern.

  • Spitzenreaktions-Wechselspannungsmesser
  • Echtes RMS-ansprechendes AC-Voltmeter

Lassen Sie uns nun nacheinander über diese beiden Arten von Wechselspannungsmessern sprechen.

Spitzenreagierendes Wechselspannungsmessgerät

Wie der Name schon sagt, reagiert das AC-Voltmeter mit Spitzenreaktion auf peak valuesdes Wechselspannungssignals. Das heißt, dieses Voltmeter misst Spitzenwerte von Wechselspannungen. Dascircuit diagram Das am höchsten ansprechende Wechselspannungsvoltmeter ist unten dargestellt -

Die obige Schaltung besteht aus einer Diode, einem Kondensator, einem Gleichstromverstärker und einem PMMC-Galvanometer. Die in der obigen Schaltung vorhandene Diode wird zu Gleichrichtungszwecken verwendet. Die Diode wandelt also ein Wechselspannungssignal in ein Gleichspannungssignal um. Der Kondensator lädt sich auf den Spitzenwert dieses Gleichspannungssignals auf.

Während positive half cycledes Wechselspannungssignals leitet die Diode und der Kondensator lädt sich auf den Spitzenwert des Wechselspannungssignals auf. Wenn der Wert des Wechselspannungssignals kleiner als dieser Wert ist, wird die Diode in Sperrrichtung vorgespannt.

Somit entlädt sich der Kondensator über den Widerstand des Gleichstromverstärkers bis zur nächsten positiven Halbwelle des Wechselspannungssignals. Wenn der Wert des Wechselspannungssignals größer als die Kondensatorspannung ist, leitet die Diode und der Vorgang wird wiederholt.

Wir sollten die Komponentenwerte so auswählen, dass sich der Kondensator schnell auflädt und langsam entlädt. Infolgedessen reagiert das Messgerät immer auf diese Kondensatorspannung, d. H.peak value of AC voltage.

Echtes RMS-ansprechendes Wechselstrom-Voltmeter

Wie der Name schon sagt, reagiert das auf den tatsächlichen Effektivwert reagierende Wechselspannungsmesser auf die tatsächlichen Effektivwerte des Wechselspannungssignals. Dieses Voltmeter misst die Effektivwerte der Wechselspannungen. Dascircuit diagram Das in der folgenden Abbildung gezeigte AC-Voltmeter mit echtem Effektivwert ist dargestellt.

Die obige Schaltung besteht aus einem Wechselstromverstärker, zwei Thermoelementen, einem Gleichstromverstärker und einem PMMC-Galvanometer. Ein Wechselstromverstärker verstärkt das Wechselspannungssignal. Zwei Thermoelemente, die in der obigen Schaltung verwendet werden, sind ein Messthermoelement und ein Ausgleichsthermoelement.Measuring thermocouple erzeugt eine Ausgangsspannung, die proportional zum Effektivwert des Wechselspannungssignals ist.

Jedes Thermoelement wandelt ein Quadrat der Eingangsgröße in eine normale Größe um. Dies bedeutet, dass eine nichtlineare Beziehung zwischen dem Ausgang und dem Eingang eines Thermoelements besteht. Der Effekt des nichtlinearen Verhaltens eines Thermoelements kann durch Verwendung eines anderen Thermoelements in der Rückkopplungsschaltung vernachlässigt werden. Das Thermoelement, das zu diesem Zweck in der obigen Schaltung verwendet wird, ist bekannt alsbalancing thermocouple.

Die beiden Thermoelemente, nämlich das Messen des Thermoelements und das Auswuchten des Thermoelements, bilden am Eingang des Gleichstromverstärkers eine Braut. Infolgedessen reagiert das Messgerät immer auf dietrue RMS value des Wechselspannungssignals.

Strom ist die Flussrate der elektrischen Ladung. Wenn diese elektrische Ladung nur in eine Richtung fließt, wird der resultierende Strom als Gleichstrom (DC) bezeichnet. Das Instrument, mit dem der aufgerufene Gleichstrom gemessen wirdDC ammeter.

Wenn wir einen Widerstand parallel zum PMMC-Galvanometer (Permanent Magnet Moving Coil) platzieren, fungiert die gesamte Kombination als Gleichstrom-Amperemeter. Der Parallelwiderstand, der im Gleichstrom-Amperemeter verwendet wird, wird auch als Nebenschlusswiderstand oder einfach als Shunt-Widerstand bezeichnet.shunt. Der Wert dieses Widerstands sollte als klein angesehen werden, um den Gleichstrom mit großem Wert zu messen.

Das circuit diagram des Gleichstrom-Amperemeter ist in der folgenden Abbildung dargestellt.

Wir müssen das platzieren DC ammeterin Reihe mit dem Zweig eines Stromkreises, in dem der Gleichstrom gemessen werden soll. Die Spannung an den parallel geschalteten Elementen ist gleich. Die Spannung am Shunt-Widerstand $ R_ {sh} $ und die Spannung am Galvanometer-Widerstand $ R_ {m} $ sind also gleich, da diese beiden Elemente in der obigen Schaltung parallel geschaltet sind.Mathematicallykann geschrieben werden als

$$ I_ {sh} R_ {sh} = I_ {m} R_ {m} $$

$ \ Rightarrow R_ {sh} = \ frac {I_ {m} R_ {m}} {I_ {sh}} $ (Gleichung 1)

Das KCL equation am Knoten 1 ist

$$ - I + I_ {sh} + I_ {m} = 0 $$

$$ \ Rightarrow I_ {sh} = I-I_ {m} $$

Substitute der Wert von $ I_ {sh} $ in Gleichung 1.

$ R_ {sh} = \ frac {I_ {m} R_ {m}} {I-I_ {m}} $ (Gleichung 2)

Nehmen Sie $ I_ {m} $ als gemeinsam im Nennerterm, der auf der rechten Seite von Gleichung 2 vorhanden ist

$$ R_ {sh} = \ frac {I_ {m} R_ {m}} {I_ {m} (\ frac {1} {I_ {m}} - 1)} $$

$ \ Rightarrow R_ {sh} = \ frac {R_ {m}} {\ frac {I} {I_ {m}} - 1} $ (Gleichung 3)

Wo,

$ R_ {sh} $ ist der Shunt-Widerstand

$ R_ {m} $ ist der Innenwiderstand des Galvanometers

$ I $ ist der gesamte Gleichstrom, der gemessen werden soll

$ I_ {m} $ ist der vollständige Ablenkstrom

Das Verhältnis des gesamten zu messenden Gleichstroms $ I $ und des vollen Ablenkstroms des Galvanometers $ I_ {m} $ ist bekannt als multiplying factor, m. Mathematisch kann es dargestellt werden als

$ m = \ frac {I} {I_ {m}} $ (Gleichung 4)

$ R_ {sh} = \ frac {R_ {m}} {m-1} $ (Gleichung 5)

Wir können das finden value of shunt resistance durch Verwenden von Gleichung 2 oder Gleichung 5 basierend auf den verfügbaren Daten.

Multi Range DC Amperemeter

Im vorherigen Abschnitt haben wir uns mit Gleichstrom-Amperemeter befasst, das durch Parallelschalten eines Widerstands parallel zum PMMC-Galvanometer erhalten wird. Mit diesem Gleichstrom-Amperemeter kann a gemessen werdenparticular range von Gleichströmen.

Wenn wir das DC-Amperemeter zur Messung der Gleichströme von verwenden möchten multiple rangesDann müssen wir mehrere parallele Widerstände anstelle eines einzelnen Widerstands verwenden, und diese gesamte Kombination von Widerständen verläuft parallel zum PMMC-Galvanometer. Dascircuit diagram Das Mehrbereichs-Gleichstrom-Amperemeter ist in der folgenden Abbildung dargestellt.

Stellen Sie dieses Gleichstrom-Amperemeter mit mehreren Bereichen in Reihe mit dem Zweig eines Stromkreises, in dem der Gleichstrom des erforderlichen Bereichs gemessen werden soll. Der gewünschte Strombereich wird durch Anschließen des Schalters s an den jeweiligen Nebenschlusswiderstand gewählt.

$ M_ {1}, m_ {2}, m_ {3} $ und $ m_ {4} $ sind die multiplying factorsdes Gleichstrom-Amperemeter, wenn wir die gesamten zu messenden Gleichströme als $ I_ {1}, I_ {2}, I_ {3} $ bzw. $ I_ {4} $ betrachten. Es folgen die Formeln, die jedem Multiplikationsfaktor entsprechen.

$$ m_ {1} = \ frac {I_ {1}} {I_ {m}} $$

$$ m_ {2} = \ frac {I_ {2}} {I_ {m}} $$

$$ m_ {3} = \ frac {I_ {3}} {I_ {m}} $$

$$ m_ {4} = \ frac {I_ {4}} {I_ {m}} $$

In der obigen Schaltung gibt es vier shunt resistors, $ R_ {sh1}, R_ {sh2}, R_ {sh2} $ und $ R_ {sh4} $. Es folgen die Formeln, die diesen vier Widerständen entsprechen.

$$ R_ {sh1} = \ frac {R_ {m}} {m_ {1} -1} $$

$$ R_ {sh2} = \ frac {R_ {m}} {m_ {2} -1} $$

$$ R_ {sh3} = \ frac {R_ {m}} {m_ {3} -1} $$

$$ R_ {sh4} = \ frac {R_ {m}} {m_ {4} -1} $$

Die obigen Formeln helfen uns, die Widerstandswerte jedes Shunt-Widerstands zu finden.

Strom ist die Flussrate der elektrischen Ladung. Wenn sich die Richtung dieser elektrischen Ladung regelmäßig ändert, wird der resultierende Strom aufgerufenAlternating Current (AC).

Das Instrument, mit dem der Wechselstrom gemessen wird, der durch einen beliebigen Stromkreis fließt, wird aufgerufen AC ammeter.

Example - Wechselstrom-Amperemeter vom Typ Thermoelement.

Lassen Sie uns nun über das Wechselstrom-Amperemeter vom Typ Thermoelement sprechen.

Thermoelement Typ AC Amperemeter

Wenn ein Thermoelement vor dem PMMC-Galvanometer angeschlossen ist, wird diese gesamte Kombination als Wechselstrom-Amperemeter vom Typ Thermoelement bezeichnet. Dasblock diagram Das Wechselstrom-Amperemeter vom Typ Thermoelement ist in der folgenden Abbildung dargestellt.

Das obige Blockdiagramm besteht hauptsächlich aus zwei Blöcken: einem Thermoelement und einem PMMC-Galvanometer. Wir erhalten den entsprechenden Schaltplan, indem wir jeden Block durch die entsprechenden Komponenten im obigen Blockschaltbild ersetzen. Also, diecircuit diagram Das Wechselstrom-Amperemeter vom Typ Thermoelement sieht wie in der folgenden Abbildung gezeigt aus.

Das Thermoelement erzeugt eine EMF, $ e $, wenn der Wechselstrom I durch das Heizelement fließt. Diese EMF $ e $ ist direkt proportional zum Effektivwert des Stroms I, der durch das Heizelement fließt. Wir müssen also die Skala des PMMC-Instruments kalibrieren, um sie ablesen zu könnenrms values of current.

Mit diesem Kapitel haben wir also alle grundlegenden Messinstrumente wie Gleichspannungsmesser, Wechselspannungsmesser, Gleichstrommesser und Wechselstrommesser fertiggestellt. Lassen Sie uns im nächsten Kapitel die Messgeräte oder Messinstrumente diskutieren, die den Widerstandswert messen.

Das Instrument, mit dem der Widerstandswert zwischen zwei beliebigen Punkten in einem Stromkreis gemessen wird, wird aufgerufen ohmmeter. Es kann auch verwendet werden, um den Wert eines unbekannten Widerstands zu ermitteln. Die Widerstandseinheiten sind Ohm und das Messgerät ist Meter. Das Wort "Ohmmeter" wird also durch Kombinieren der Wörter erhalten“ohm” und “meter”.

Arten von Ohmmetern

Es folgen die two types von Ohmmetern.

  • Serien-Ohmmeter
  • Shunt-Ohmmeter

Lassen Sie uns nun nacheinander über diese beiden Arten von Ohmmetern sprechen.

Serien-Ohmmeter

Wenn der Wert des Widerstands unbekannt ist und gemessen werden muss, indem er in Reihe mit dem Ohmmeter geschaltet wird, wird dieses Ohmmeter als Serienohmmeter bezeichnet. Dascircuit diagram des Serien-Ohmmeters ist in der folgenden Abbildung dargestellt.

Der Teil der Schaltung, der sich links von den Klemmen A und B befindet, ist series ohmmeter. Wir können also den Wert eines unbekannten Widerstands messen, indem wir ihn rechts neben den Klemmen A und B platzieren. Lassen Sie uns nun über den Wert diskutierencalibration scale des Serien-Ohmmeters.

  • Wenn $ R_ {x} = 0 \: \ Omega $, werden die Klemmen A & B miteinander kurzgeschlossen. Der Zählerstrom wird also zwischen den Widerständen $ R_ {1} $ und $ R_ {2} $ aufgeteilt. Variieren Sie nun den Wert des Widerstands $ R_ {2} $ so, dass der gesamte Zählerstrom nur durch den Widerstand $ R_ {1} $ fließt. In diesem Fall zeigt das Messgerät voll anscale deflection current. Daher kann dieser vollständige Ablenkstrom des Messgeräts als $ 0 \: \ Omega $ dargestellt werden.

  • Wenn $ R_ {x} = \ infty \: \ Omega $, sind die Klemmen A & B offen miteinander verbunden. Es fließt also kein Strom durch den Widerstand $ R_ {1} $. In diesem Fall zeigt das Messgerät einen Nullablenkstrom an. Daher kann diese Nullauslenkung des Messgeräts als $ \ infty \ Omega $ dargestellt werden.

  • Auf diese Weise zeigt das Messgerät unter Berücksichtigung unterschiedlicher Werte von $ R_ {x} $ unterschiedliche Auslenkungen. Dementsprechend können wir diese Auslenkungen mit dem entsprechenden Widerstandswert darstellen.

Das Serienohmmeter besteht aus einer Kalibrierskala. Es hat die Anzeigen 0 $ \ Omega $ und $ \ infty \: \ Omega $ an den Endpunkten der rechten bzw. linken Hand der Skala. Das Ohmmeter der Serie ist nützlich zum Messenhigh values of resistances.

Shunt-Ohmmeter

Wenn der Wert des Widerstands unbekannt ist und gemessen werden soll, indem er parallel (Shunt) zum Ohmmeter geschaltet wird, wird dieses Ohmmeter als Shunt-Ohmmeter bezeichnet. Dascircuit diagram des Shunt-Ohmmeters ist in der folgenden Abbildung dargestellt.

Der Teil der Schaltung, der sich links von den Klemmen A und B befindet, ist shunt ohmmeter. Wir können also den Wert des unbekannten Widerstands messen, indem wir ihn rechts neben den Klemmen A und B platzieren.

Lassen Sie uns nun über das diskutieren calibration scaledes Shunt-Ohmmeters. Schließen Sie den Schalter S des obigen Stromkreises, während er verwendet wird.

  • Wenn $ R_ {x} = 0 \: \ Omega $, werden die Klemmen A & B miteinander kurzgeschlossen. Aus diesem Grund fließt der gesamte Strom $ I_ {1} $ durch die Klemmen A und B. In diesem Fall fließt kein Strom durch das PMMC-Galvanometer. Daher dienull deflection des PMMC-Galvanometers kann als $ 0 \: \ Omega $ dargestellt werden.

  • Wenn $ R_ {x} = \ infty \: \ Omega $, sind die Klemmen A & B offen miteinander verbunden. Es fließt also kein Strom durch die Klemmen A und B. In diesem Fall fließt der gesamte Strom $ I_ {1} $ durch das PMMC-Galvanometer. Falls erforderlich, variieren Sie den Wert des Widerstands $ R_ {1} $, bis das PMMC-Galvanometer den vollen Ablenkstrom anzeigt. Daher diesfull scale deflection Der Strom des PMMC-Galvanometers kann als $ \ infty \: \ Omega $ dargestellt werden

  • Auf diese Weise zeigt das Messgerät unter Berücksichtigung unterschiedlicher Werte von $ R_ {x} $ unterschiedliche Auslenkungen. Dementsprechend können wir diese Auslenkungen mit den entsprechenden Widerstandswerten darstellen.

Das Shunt-Ohmmeter besteht aus einer Kalibrierungsskala. Es hat die Anzeigen von $ 0 \: \ Omega $ und $ \ infty \: \ Omega $ an den Endpunkten der linken bzw. rechten Hand der Skala.

Shunt-Ohmmeter ist nützlich zum Messen low values of resistances. Wir können also entweder ein Serien-Ohmmeter oder ein Shunt-Ohmmeter verwenden, basierend auf den Werten der zu messenden Widerstände, dh hoch oder niedrig.

In den vorherigen Kapiteln haben wir über Voltmeter, Amperemeter und Ohmmeter gesprochen. Diese Messgeräte dienen zur Messung von Spannung, Strom und Widerstand. Das heißt, wir habenseparate measuring instruments zur Messung von Spannung, Strom und Widerstand.

Angenommen, ein einzelnes Messgerät kann verwendet werden, um die Größen wie Spannung, Strom und Widerstand einzeln zu messen, dann heißt es multimeter. Es hat den Namen Multimeter, da es mehrere elektrische Größen gleichzeitig messen kann.

Messungen mit dem Multimeter

Multimeterist ein Instrument zur Messung von DC- und AC-Spannungen, DC- und AC-Strömen und Widerständen in verschiedenen Bereichen. Es wird auch als elektronisches Multimeter oder Spannungs-Ohm-Messgerät (VOM) bezeichnet.

Gleichspannungsmessung

Der Teil der circuit diagram Das Multimeter, mit dem die Gleichspannung gemessen werden kann, ist in der folgenden Abbildung dargestellt.

Die obige Schaltung sieht aus wie ein Mehrbereichs-Gleichspannungsvoltmeter. Die Kombination eines Widerstands in Reihe mit einem PMMC-Galvanometer ist aDC voltmeter. Es kann also verwendet werden, um Gleichspannungen bis zu einem bestimmten Wert zu messen.

Wir können den Bereich der Gleichspannungen erhöhen, die mit demselben Gleichspannungsmesser gemessen werden können, indem wir den Widerstandswert erhöhen. Der äquivalente Widerstandswert erhöht sich, wenn wir die Widerstände anschließenseries.

In der obigen Schaltung können wir die Gleichspannungen bis zu messen 2.5Vdurch Verwendung der Widerstandskombination $ R_ {5} $ in Reihe mit dem PMMC-Galvanometer. Durch Anschließen eines Widerstands $ R_ {4} $ in Reihe mit der vorherigen Schaltung können wir die Gleichspannungen bis zu messen10V. Auf diese Weise können wir den Bereich der Gleichspannungen vergrößern, indem wir einfach einen Widerstand in Reihe mit der vorherigen (früheren) Schaltung schalten.

Wir können die Gleichspannung an zwei beliebigen Punkten eines Stromkreises messen, indem wir den Schalter S an den gewünschten Spannungsbereich anschließen.

Gleichstrommessung

Der Teil der circuit diagram Das Multimeter, mit dem Gleichstrom gemessen werden kann, ist in der folgenden Abbildung dargestellt.

Die obige Schaltung sieht aus wie ein Mehrbereichs-Gleichstrom-Amperemeter. Die Kombination eines Widerstands parallel zum PMMC-Galvanometer ist aDC ammeter. Es kann also verwendet werden, um Gleichströme bis zu einem bestimmten Wert zu messen.

Wir können bekommen different rangesvon Gleichströmen, die mit demselben Gleichstrom-Amperemeter gemessen wurden, indem die Widerstände parallel zum vorherigen Widerstand geschaltet wurden. In der obigen Schaltung ist der Widerstand $ R_ {1} $ in Reihe mit dem PMMC-Galvanometer geschaltet, um zu verhindern, dass das Messgerät durch großen Strom beschädigt wird.

Wir können den Gleichstrom messen, der durch zwei beliebige Punkte eines Stromkreises fließt, indem wir den Schalter S mit dem gewünschten Strombereich verbinden

Wechselspannungsmessung

Der Teil der circuit diagram Das Multimeter, mit dem die Wechselspannung gemessen werden kann, ist in der folgenden Abbildung dargestellt.

Die obige Schaltung sieht aus wie a multi range AC voltmeter. Wir wissen, dass wir ein Wechselspannungsmessgerät erhalten, indem wir den Gleichrichter in Reihe (Kaskade) mit dem Gleichspannungsmessgerät schalten. Die obige Schaltung wurde nur durch Platzieren der Diodenkombination und des Widerstands $ R_ {6} $ zwischen dem Widerstand $ R_ {5} $ und dem PMMC-Galvanometer erzeugt.

Wir können die Wechselspannung an zwei beliebigen Punkten eines Stromkreises messen, indem wir den Schalter S an den gewünschten Spannungsbereich anschließen.

Widerstandsmessung

Der Teil der circuit diagram Das Multimeter, mit dem der Widerstand gemessen werden kann, ist in der folgenden Abbildung dargestellt.

Wir müssen die folgenden zwei Aufgaben ausführen, bevor wir eine Messung durchführen.

  • Schließen Sie das Instrument kurz
  • Variieren Sie den Nullpunktregler, bis das Messgerät den vollen Strom anzeigt. Das heißt, das Messgerät zeigt den Widerstandswert Null an.

Die obige Schaltung verhält sich nun wie ein Shunt-Ohmmeter und hat die Skalenmultiplikation von 1, dh 10 0 . Wir können auch Potenzen höherer Ordnung von 10 als Skalenmultiplikationen zur Messung hoher Widerstände betrachten.

Signal generator ist ein elektronisches Gerät, das Standard-Testsignale wie Sinus, Rechteck, Dreieck usw. liefert. Es wird auch als Oszillator bezeichnet, da es periodische Signale erzeugt.

Der Signalgenerator, der das periodische Signal mit einer Frequenz im Audiofrequenzbereich (AF) erzeugt, wird aufgerufen AF signal generator. Der Bereich der Audiofrequenzen liegt zwischen 20 Hz und 20 kHz.

AF-Sinus- und Rechteckwellengenerator

Der AF-Signalgenerator, der je nach Anforderung entweder eine Sinus- oder eine Rechteckwelle im Bereich der Audiofrequenzen erzeugt, wird als AF-Sinus- und Rechteckwellengenerator bezeichnet. Es istblock diagramist in der folgenden Abbildung dargestellt.

Das obige Blockschaltbild besteht hauptsächlich aus two paths. Das sind der obere und der untere Pfad. Der obere Pfad wird verwendet, um eine AF-Sinuswelle zu erzeugen, und der untere Pfad wird verwendet, um eine AF-Rechteckwelle zu erzeugen.

Wien bridge oscillatorerzeugt eine Sinuswelle im Bereich der Audiofrequenzen. Je nach Anforderung können wir den Ausgang des Wien-Brückenoszillators über einen Schalter entweder mit dem oberen oder dem unteren Pfad verbinden.

Der obere Pfad besteht aus Blöcken wie Sinusverstärker und Dämpfungsglied. Wenn der Schalter verwendet wird, um den Ausgang des Wien-Brückenoszillators mit dem oberen Pfad zu verbinden, wird ein gewünschter erzeugtAF sine wave am Ausgang des oberen Pfades.

Der untere Pfad besteht aus den folgenden Blöcken: Rechteckwellenformer, Rechteckwellenverstärker und Dämpfungsglied. Der Rechteckwellenformer wandelt die Sinuswelle in eine Rechteckwelle um. Wenn der Schalter verwendet wird, um den Ausgang des Wien-Brückenoszillators mit dem unteren Pfad zu verbinden, wird ein gewünschter erzeugtAF square waveam Ausgang des unteren Pfades. Auf diese Weise kann das von uns betrachtete Blockdiagramm verwendet werden, um je nach Anforderung entweder eine AF-Sinuswelle oder eine AF-Rechteckwelle zu erzeugen.

Funktionsgenerator

Der Funktionsgenerator ist ein Signalgenerator, der drei oder mehr periodische Wellen erzeugt. Folgendes berücksichtigenblock diagram eines Funktionsgenerators, der periodische Wellen wie Dreiecks-, Rechteck- und Sinuswellen erzeugt.

Es gibt zwei current sourcesnämlich obere Stromquelle und untere Stromquelle im obigen Blockdiagramm. Diese beiden Stromquellen werden durch die frequenzgesteuerte Spannung geregelt.

Dreieckswelle

Integratorim obigen Blockdiagramm vorhanden, erhält wiederholt konstant konstanten Strom von oberen und unteren Stromquellen für die gleiche Zeitdauer. Der Integrator erzeugt also wiederholt zwei Arten von Ausgaben zur gleichen Zeit -

  • Die Ausgangsspannung eines Integrators increases linearly in Bezug auf die Zeit für den Zeitraum, in dem der Integrator Strom von der oberen Stromquelle erhält.

  • Die Ausgangsspannung eines Integrators decreases linearly in Bezug auf die Zeit für den Zeitraum, in dem der Integrator Strom von einer niedrigeren Stromquelle erhält.

Auf diese Weise erzeugt der im obigen Blockdiagramm vorhandene Integrator a triangular wave.

Rechteckwelle & Sinuswelle

Der Ausgang des Integrators, dh die Dreieckwelle, wird als Eingang an zwei andere Blöcke angelegt, wie im obigen Blockdiagramm gezeigt, um die Rechteckwelle bzw. die Sinuswelle zu erhalten. Lassen Sie uns diese beiden nacheinander diskutieren.

Rechteckschwingung

Die Dreieckswelle hat wiederholt eine positive Steigung und eine negative Steigung für die gleiche Zeitdauer wiederholt. Also, dievoltage comparator multi vibrator Das obige Blockdiagramm erzeugt wiederholt die folgenden zwei Arten von Ausgaben für die gleiche Zeitdauer.

  • Eine Art von Konstante (higher) voltage am Ausgang des Spannungskomparator-Multivibrators für den Zeitraum, während dessen der Spannungskomparator-Multivibrator die positive Steigung der Dreieckswelle erhält.

  • Eine andere Art von Konstante (lower) voltage am Ausgang des Spannungskomparator-Multivibrators für den Zeitraum, während dessen der Spannungskomparator-Multivibrator die negative Steigung der Dreieckswelle erhält.

Der im obigen Blockschaltbild vorhandene Spannungskomparator-Multivibrator erzeugt a square wave. Wenn die Amplitude der Rechteckwelle, die am Ausgang des Spannungskomparator-Mehrfachvibrators erzeugt wird, nicht ausreicht, kann sie mit einem Rechteckwellenverstärker auf den erforderlichen Wert verstärkt werden.

Sinus

Das sine wave shaping circuiterzeugt eine Sinuswelle, die von der dreieckigen Eingangswelle ausgegeben wird. Grundsätzlich besteht diese Schaltung aus einem Diodenwiderstandsnetzwerk. Wenn die Amplitude der am Ausgang der Sinusformungsschaltung erzeugten Sinuswelle nicht ausreicht, kann sie unter Verwendung eines Sinuswellenverstärkers auf den erforderlichen Wert verstärkt werden.

Das elektronische Instrument zur Analyse von Wellen heißt wave analyzer. Es wird auch als Signalanalysator bezeichnet, da die Begriffe Signal und Welle häufig austauschbar verwendet werden können.

Wir können die vertreten periodic signal als Summe der folgenden zwei Begriffe.

  • Gleichstromkomponente
  • Reihe von sinusförmigen Harmonischen

Die Analyse eines periodischen Signals ist also die Analyse der darin enthaltenen Oberwellenkomponenten.

Grundlegender Wellenanalysator

Der Basiswellenanalysator besteht hauptsächlich aus drei Blöcken - dem Primärdetektor, dem Vollweggleichrichter und dem PMMC-Galvanometer. Dasblock diagram des Basiswellenanalysators ist in der folgenden Abbildung dargestellt -

Das function von jedem im Basiswellenanalysator vorhandenen Block wird nachstehend erwähnt.

  • Primary Detector- Es besteht aus einer LC-Schaltung. Wir können die Werte von Induktor L und Kondensator C so einstellen, dass nur die gewünschte harmonische Frequenzkomponente gemessen werden kann.

  • Full Wave Rectifier - Es wandelt den AC-Eingang in einen DC-Ausgang um.

  • PMMC Galvanometer - Zeigt den Spitzenwert des Signals an, der am Ausgang des Vollweggleichrichters erhalten wird.

Wir erhalten den entsprechenden Schaltplan, indem wir jeden Block durch die entsprechende (n) Komponente (n) im obigen Blockdiagramm des Basiswellenanalysators ersetzen. Also, diecircuit diagram des Basiswellenanalysators sieht wie in der folgenden Abbildung gezeigt aus -

Dieser Basiswellenanalysator kann zum Analysieren jeder einzelnen harmonischen Frequenzkomponente eines periodischen Signals verwendet werden.

Arten von Wellenanalysatoren

Wellenanalysatoren können wie folgt klassifiziert werden two types.

  • Frequenzselektiver Wellenanalysator
  • Überlagerungswellenanalysator

Lassen Sie uns nun nacheinander über diese beiden Wellenanalysatoren sprechen.

Frequenzselektiver Wellenanalysator

Der Wellenanalysator, der zur Analyse der Signale im AF-Bereich verwendet wird, wird als frequenzselektiver Wellenanalysator bezeichnet. Dasblock diagram des frequenzselektiven Wellenanalysators ist in der folgenden Abbildung dargestellt.

Der frequenzselektive Wellenanalysator besteht aus einer Reihe von Blöcken. Dasfunction von jedem Block wird unten erwähnt.

  • Input Attenuator- Das zu analysierende AF-Signal wird an das Eingangsdämpfungsglied angelegt. Wenn die Signalamplitude zu groß ist, kann sie durch das Eingangsdämpfungsglied gedämpft werden.

  • Driver Amplifier - Es verstärkt das empfangene Signal bei Bedarf.

  • High Q-filter- Hiermit wird die gewünschte Frequenz ausgewählt und unerwünschte Frequenzen zurückgewiesen. Es besteht aus zwei RC-Abschnitten und zwei Filterverstärkern und alle diese sind miteinander kaskadiert. Wir können die Kapazitätswerte zum Ändern des Frequenzbereichs in Potenzen von 10 variieren. Ebenso können wir die Widerstandswerte variieren, um die Frequenz innerhalb eines ausgewählten Bereichs zu ändern.

  • Meter Range Attenuator - Es empfängt das ausgewählte AF-Signal als Eingang und erzeugt bei Bedarf einen gedämpften Ausgang.

  • Output Amplifier - Bei Bedarf wird das ausgewählte AF-Signal verstärkt.

  • Output Buffer - Es wird verwendet, um das ausgewählte AF-Signal an Ausgabegeräte zu senden.

  • Meter Circuit- Es zeigt den Messwert des ausgewählten AF-Signals an. Wir können den Zählerstand im Volt- oder Dezibelbereich wählen.

Überlagerungswellenanalysator

Der Wellenanalysator, der zur Analyse der Signale des HF-Bereichs verwendet wird, wird als Überlagerungswellenanalysator bezeichnet. Die folgende Abbildung zeigt dieblock diagram des Überlagerungswellenanalysators.

Das working des Überlagerungswellenanalysators wird unten erwähnt.

  • Das zu analysierende HF-Signal wird an den Eingangsdämpfer angelegt. Wenn die Signalamplitude zu groß ist, kann sie durch gedämpft werdeninput attenuator.

  • Untuned amplifier verstärkt das HF-Signal bei Bedarf und wird an den ersten Mischer angelegt.

  • Die Frequenzbereiche des HF-Signals und des Ausgangs des lokalen Oszillators betragen 0-18 MHz bzw. 30-48 MHz. Damit,first mixererzeugt einen Ausgang mit einer Frequenz von 30 MHz. Dies ist die Frequenzdifferenz der beiden Signale, die an sie angelegt werden.

  • IF amplifierverstärkt das Zwischenfrequenzsignal (IF-Signal), dh den Ausgang des ersten Mischers. Das verstärkte ZF-Signal wird an den zweiten Mischer angelegt.

  • Die Frequenzen des verstärkten ZF-Signals und des Ausgangs des Kristalloszillators sind gleich und gleich 30 MHz. Also, diesecond mixererzeugt einen Ausgang mit einer Frequenz von 0 Hz. Dies ist die Frequenzdifferenz der beiden Signale, die an sie angelegt werden.

  • Die Grenzfrequenz von Active Low Pass Filter (LPF)wird als 1500 Hz gewählt. Daher ermöglicht dieses Filter das Ausgangssignal des zweiten Mischers.

  • Meter CircuitZeigt den Messwert des HF-Signals an. Wir können den Zählerstand im Volt- oder Dezibelbereich wählen.

Wir können also einen bestimmten Wellenanalysator basierend auf dem Frequenzbereich des zu analysierenden Signals auswählen.

Das elektronische Instrument zur Analyse von Wellen im Frequenzbereich heißt spectrum analyzer. Grundsätzlich zeigt es die Energieverteilung eines Signals auf seinem CRT-Bildschirm an. Hier repräsentiert die x-Achse die Frequenz und die y-Achse die Amplitude.

Arten von Spektrumanalysatoren

Wir können die Spektrumanalysatoren wie folgt klassifizieren two types.

  • Filter Bank Spectrum Analyzer
  • Überlagerungsspektrumanalysator

Lassen Sie uns nun nacheinander über diese beiden Spektrumanalysatoren sprechen.

Filter Bank Spectrum Analyzer

Der Spektrumanalysator, der zur Analyse der Signale im AF-Bereich verwendet wird, wird als Filterbank-Spektrumanalysator oder bezeichnet real time spectrum analyzer weil es alle Variationen in allen Eingangsfrequenzen anzeigt (anzeigt).

Die folgende Abbildung zeigt die block diagram des Filterbank-Spektrumanalysators.

Das working des Filterbank-Spektrumanalysators wird unten erwähnt.

  • Es verfügt über eine Reihe von Bandpassfiltern, von denen jedes für ein bestimmtes Frequenzband ausgelegt ist. Die Ausgabe jedes Bandpassfilters wird an einen entsprechenden Detektor übergeben.

  • Alle Detektorausgänge sind mit dem elektronischen Schalter verbunden. Dieser Schalter ermöglicht es dem Detektor, nacheinander an die vertikale Ablenkplatte des CRO auszugeben. CRO zeigt also die Frequenz anspectrum of AF signal auf dem CRT-Bildschirm.

Überlagerungsspektrumanalysator

Der Spektrumanalysator, der zur Analyse der Signale verwendet wird, hat einen HF-Bereich superheterodyne spectrum analyzer. Es istblock diagram ist in der folgenden Abbildung dargestellt.

Das working des Überlagerungsspektrumanalysators wird unten erwähnt.

  • Das zu analysierende HF-Signal wird an das Eingangsdämpfungsglied angelegt. Wenn die Signalamplitude zu groß ist, kann sie durch eine gedämpft werdeninput attenuator.

  • Low Pass Filter (LPF) erlaubt nur die Frequenzkomponenten, die kleiner als die Grenzfrequenz sind.

  • MixerRuft die Eingänge vom Tiefpassfilter und vom spannungsabgestimmten Oszillator ab. Es wird ein Ausgang erzeugt, der die Differenz der Frequenzen der beiden an ihn angelegten Signale darstellt.

  • IF amplifierverstärkt das Zwischenfrequenzsignal (IF-Signal), dh den Ausgang des Mischers. Das verstärkte ZF-Signal wird an den Detektor angelegt.

Die Ausgabe des Detektors erfolgt an die vertikale Ablenkplatte des CRO. CRO zeigt also die Frequenz anspectrum of RF signal auf dem CRT-Bildschirm.

Wir können also einen bestimmten Spektrumanalysator basierend auf dem Frequenzbereich des zu analysierenden Signals auswählen.

Oscilloscopeist ein elektronisches Gerät, das eine Spannungswellenform anzeigt. Unter den Oszilloskopen ist das Kathodenstrahloszilloskop (CRO) das grundlegende und zeigt ein zeitlich veränderliches Signal oder eine Wellenform an.

Lassen Sie uns in diesem Kapitel das Blockdiagramm von CRO und die Messung einiger Parameter mithilfe von CRO diskutieren.

Blockdiagramm von CRO

Das Kathodenstrahl-Oszilloskop (CRO) besteht aus einer Reihe von Blöcken. Dies sind Vertikalverstärker, Verzögerungsleitung, Triggerschaltung, Zeitbasisgenerator, Horizontalverstärker, Kathodenstrahlröhre (CRT) und Stromversorgung. Dasblock diagram von CRO ist in der folgenden Abbildung dargestellt.

Das function von jedem CRO-Block wird unten erwähnt.

  • Vertical Amplifier - Es verstärkt das Eingangssignal, das auf dem Bildschirm der CRT angezeigt werden soll.

  • Delay Line- Es gibt dem Signal eine gewisse Verzögerung, die am Ausgang des Vertikalverstärkers erhalten wird. Dieses verzögerte Signal wird dann an vertikale Ablenkplatten der CRT angelegt.

  • Trigger Circuit - Es wird ein Auslösesignal erzeugt, um sowohl horizontale als auch vertikale Ablenkungen des Elektronenstrahls zu synchronisieren.

  • Time base Generator - Es wird ein Sägezahnsignal erzeugt, das für die horizontale Ablenkung des Elektronenstrahls nützlich ist.

  • Horizontal Amplifier - Es verstärkt das Sägezahnsignal und verbindet es dann mit den horizontalen Ablenkplatten der CRT.

  • Power supply- Es werden sowohl hohe als auch niedrige Spannungen erzeugt. Die negative Hochspannung und die positive Niederspannung werden an CRT- bzw. andere Schaltungen angelegt.

  • Cathode Ray Tube (CRT)- Es ist der wichtigste Block von CRO und besteht hauptsächlich aus vier Teilen. Dies sind Elektronenkanonen, vertikale Ablenkplatten, horizontale Ablenkplatten und Leuchtstofflampen.

Der Elektronenstrahl, der von einer Elektronenkanone erzeugt wird, wird sowohl in vertikaler als auch in horizontaler Richtung durch ein Paar vertikaler Ablenkplatten bzw. ein Paar horizontaler Ablenkplatten abgelenkt. Schließlich erscheint der abgelenkte Strahl als Punkt auf dem fluoreszierenden Bildschirm.

Auf diese Weise zeigt CRO das angelegte Eingangssignal auf dem Bildschirm der CRT an. So können wir die Signale im Zeitbereich mithilfe von CRO analysieren

Messungen mit CRO

Wir können die folgenden Messungen mit CRO durchführen.

  • Amplitudenmessung
  • Messung des Zeitraums
  • Frequenzmessung

Lassen Sie uns nun nacheinander über diese Messungen diskutieren.

Amplitudenmessung

CRO zeigt das Spannungssignal als Funktion der Zeit auf seinem Bildschirm an. Dasamplitude dieses Spannungssignals ist konstant, aber wir können die Anzahl der Unterteilungen, die das Spannungssignal in vertikaler Richtung abdecken, durch Variieren variieren volt/divisionKnopf auf dem CRO-Panel. Deshalb werden wir die bekommenamplitude des Signals, das auf dem Bildschirm von CRO unter Verwendung der folgenden Formel vorhanden ist.

$$ A = j \ times n_ {v} $$

Wo,

$ A $ ist die Amplitude

$ j $ ist der Wert von Volt / Division

$ n_ {v} $ ist die Anzahl der Unterteilungen, die das Signal in vertikaler Richtung abdecken.

Messung des Zeitraums

CRO zeigt das Spannungssignal als Funktion der Zeit auf seinem Bildschirm an. DasTime period dieses periodischen Spannungssignals ist konstant, aber wir können die Anzahl der Teilungen, die einen vollständigen Zyklus des Spannungssignals in horizontaler Richtung abdecken, durch Variieren variieren time/division Knopf auf dem CRO-Panel.

Deshalb werden wir die bekommen Time period des Signals, das auf dem Bildschirm von CRO unter Verwendung der folgenden Formel vorhanden ist.

$$ T = k \ times n_ {h} $$

Wo,

$ T $ ist der Zeitraum

$ j $ ist der Wert von Zeit / Division

$ n_ {v} $ ist die Anzahl der Teilungen, die einen vollständigen Zyklus des periodischen Signals in horizontaler Richtung abdecken.

Frequenzmessung

Die Frequenz f eines periodischen Signals ist der Kehrwert der Zeitperiode T. Mathematicallykann es dargestellt werden als

$$ f = \ frac {1} {T} $$

Wir können also die Frequenz f eines periodischen Signals ermitteln, indem wir diesen beiden Schritten folgen.

  • Step1 - Finden Sie die Time period des periodischen Signals

  • Step2 - Nimm reciprocal der Zeitspanne des periodischen Signals, die in Schritt 1 erhalten wird

Wir werden im nächsten Kapitel über Spezialoszilloskope sprechen.

Im vorherigen Kapitel hatten wir über das Kathodenstrahl-Oszilloskop (CRO) gesprochen, bei dem es sich um ein grundlegendes Oszilloskop handelt. Wir erhalten spezielle Oszilloskope, indem wir dem Basisoszilloskop je nach Anforderung nur wenige zusätzliche Blöcke hinzufügen.

Es folgen die special purpose oscilloscopes.

  • Zweistrahloszilloskop
  • Dual Trace Oszilloskop
  • Digitales Speicheroszilloskop

Lassen Sie uns nun nacheinander über diese Spezialoszilloskope sprechen.

Zweistrahloszilloskop

Das Oszilloskop, das zwei Spannungswellenformen anzeigt, wird als Doppelstrahloszilloskop bezeichnet. Es istblock diagram ist in der folgenden Abbildung dargestellt.

Wie in der obigen Abbildung gezeigt, besteht die CRT des Doppelstrahloszilloskops aus zwei Sätzen vertikaler Ablenkplatten und einem Satz horizontaler Ablenkplatten.

Die Kombination der folgenden Blöcke zusammen heißt a channel.

  • Vorverstärker & Dämpfer
  • Verzögerungsleitung
  • Vertikalverstärker
  • Ein Satz vertikaler Ablenkplatten

Das Doppelstrahl-Oszilloskop besteht aus zwei Kanälen. Wir können also die beiden Signale A & B als Eingang von Kanal A bzw. Kanal B anlegen. Wir können eines dieser vier Signale als wählentrigger inputmit einem Schalter zur Triggerschaltung. Dies sind die Eingangssignale A & B, das externe Signal (Ext) und der Line-Eingang.

Dieses Oszilloskop erzeugt zwei vertikal abgelenkte Strahlen, da zwei Paare vertikaler Ablenkplatten vorhanden sind. In diesem Oszilloskop sind die Blöcke, die zum Ablenken des Strahls in horizontaler Richtung nützlich sind, für beide Eingangssignale gemeinsam. Schließlich wird dieses Oszilloskop die erzeugentwo input signals gleichzeitig auf dem Bildschirm der CRT.

Dual Trace Oszilloskop

Das Oszilloskop, das auf seinem Bildschirm zwei Spuren erzeugt, wird als Dual-Trace-Oszilloskop bezeichnet. Es istblock diagram ist in der folgenden Abbildung dargestellt.

Wie in der obigen Abbildung gezeigt, besteht die CRT des Dual Trace-Oszilloskops aus einem Satz vertikaler Ablenkplatten und einem weiteren Satz horizontaler Ablenkplatten. Der Kanal besteht aus vier Blöcken, dh Vorverstärker und Dämpfungsglied, Verzögerungsleitung, vertikalem Verstärker und vertikalen Ablenkplatten.

Im obigen Blockdiagramm sind die ersten beiden Blöcke in beiden Kanälen getrennt vorhanden. Die letzten beiden Blöcke sind beiden Kanälen gemeinsam. Daher mit Hilfe vonelectronic switch Wir können den Verzögerungsleitungsausgang eines bestimmten Kanals mit einem vertikalen Verstärker verbinden.

Wir können eines dieser vier Signale als Triggereingang für das auswählen trigger circuitmit einem Schalter. Dies sind die Eingangssignale A & B, das externe Signal (Ext) und der Line-Eingang.

Dieses Oszilloskop verwendet denselben Elektronenstrahl zum Ablenken der Eingangssignale A und B in vertikaler Richtung unter Verwendung eines elektronischen Schalters und erzeugt two traces. Die Blöcke, die den Strahl horizontal ablenken, sind für beide Eingangssignale gleich.

Digitales Speicheroszilloskop

Das Oszilloskop, das die Wellenform digital speichert, wird als digitales Speicheroszilloskop bezeichnet. Dasblock diagram des (digitalen) Speicheroszilloskops ist unten -

Einem Basisoszilloskop werden zusätzliche Blöcke hinzugefügt, die für die digitale Datenspeicherung erforderlich sind, damit es in ein digitales Speicheroszilloskop umgewandelt werden kann. Die Blöcke, die für erforderlich sindstoring of digital dataliegen zwischen dem Vorverstärker & Dämpfungsglied und dem Vertikalverstärker im Digital Storage Oscilloscope. Dies sind Sample and Hold-Schaltung, Analog-Digital-Wandler (ADC), Speicher und Digital-Analog-Wandler.

Control logicsteuert die ersten drei Blöcke durch Senden verschiedener Steuersignale. Die Blöcke wie Steuerlogik und Digital-Analog-Wandler befinden sich zwischen der Triggerschaltung und dem Horizontalverstärker im Digital Storage Oscilloscope.

Das digitale Speicheroszilloskop stores the datain digital, bevor die Wellenform auf dem Bildschirm angezeigt wird. Während das Basisoszilloskop diese Funktion nicht hat.

Lissajous figureist das Muster, das auf dem Bildschirm angezeigt wird, wenn sinusförmige Signale sowohl an horizontale als auch an vertikale Ablenkplatten von CRO angelegt werden. Diese Muster variieren basierend auf den Amplituden, Frequenzen und Phasendifferenzen der sinusförmigen Signale, die sowohl auf horizontale als auch auf vertikale Ablenkplatten von CRO angewendet werden.

Die folgende Abbildung zeigt eine example von Lissajous Figur.

Die obige Lissajous Figur ist in elliptical shape und seine Hauptachse hat einen Neigungswinkel mit positiver x-Achse.

Messungen mit Lissajous-Figuren

Wir können Folgendes tun two measurements von einer Lissajous Figur.

  • Frequenz des sinusförmigen Signals
  • Phasendifferenz zwischen zwei sinusförmigen Signalen

Lassen Sie uns nun nacheinander über diese beiden Messungen sprechen.

Frequenzmessung

Die Lissajous-Figur wird auf dem Bildschirm angezeigt, wenn die sinusförmigen Signale sowohl an die horizontalen als auch an die vertikalen Ablenkplatten des CRO angelegt werden. Wenden Sie daher das sinusförmige Signal an, das Standard hatknown frequencyzu den horizontalen Ablenkplatten von CRO. In ähnlicher Weise legen Sie das sinusförmige Signal an, dessenfrequency ist unknown zu den vertikalen Ablenkplatten von CRO

$ F_ {H} $ und $ f_ {V} $ sind die Frequenzen von Sinussignalen, die an die horizontalen bzw. vertikalen Ablenkplatten von CRO angelegt werden. Die Beziehung zwischen $ f_ {H} $ und $ f_ {V} $ kann seinmathematically dargestellt wie unten.

$$ \ frac {f_ {V}} {f_ {H}} = \ frac {n_ {H}} {n_ {V}} $$

Aus der obigen Beziehung erhalten wir die Frequenz des sinusförmigen Signals, das an die vertikalen Ablenkplatten von CRO as angelegt wird

$ f_ {V} = \ left (\ frac {n_ {H}} {n_ {V}} \ right) f_ {H} $ (Gleichung 1)

Wo,

$ n_ {H} $ ist die Anzahl der horizontalen Tangentialitäten

$ n_ {V} $ ist die Anzahl der vertikalen Tangentialitäten

Wir können die Werte von $ n_ {H} $ und $ n_ {V} $ aus der Lissajous-Zahl ermitteln. Wenn wir also die Werte von $ n_ {H} $, $ n_ {V} $ und $ f_ {H} $ in Gleichung 1 einsetzen, erhalten wir den Wert von$f_{V}$dh die frequency of sinusoidal signal das wird auf die vertikalen Ablenkplatten von CRO angewendet.

Messung der Phasendifferenz

Eine Lissajous-Figur wird auf dem Bildschirm angezeigt, wenn sinusförmige Signale sowohl an horizontale als auch an vertikale Ablenkplatten von CRO angelegt werden. Wenden Sie daher die sinusförmigen Signale an, die habensame amplitude and frequency sowohl zu horizontalen als auch zu vertikalen Ablenkplatten von CRO.

Für einige wenige Lissajous-Figuren können wir anhand ihrer Form direkt die Phasendifferenz zwischen den beiden sinusförmigen Signalen erkennen.

  • Wenn die Lissajous Figur a ist straight line mit einer Neigung von $ 45 ^ {\ circ} $ mit positiver x-Achse, dann die phase differencezwischen den beiden sinusförmigen Signalen liegt $ 0 ^ {\ circ} $. Das heißt, es gibt keine Phasendifferenz zwischen diesen beiden sinusförmigen Signalen.

  • Wenn die Lissajous Figur a ist straight line mit einer Neigung von $ 135 ^ {\ circ} $ mit positiver x-Achse, dann die phase differencezwischen den beiden sinusförmigen Signalen liegt $ 180 ^ {\ circ} $. Das heißt, diese beiden sinusförmigen Signale sind phasenverschoben.

  • Wenn die Lissajous Figur in ist circular shapedann beträgt die Phasendifferenz zwischen den beiden sinusförmigen Signalen $ 90 ^ {\ circ} $ oder $ 270 ^ {\ circ} $.

Wir können die Phasendifferenz zwischen den beiden sinusförmigen Signalen mithilfe von Formeln berechnen, wenn die Lissajous-Zahlen von sind elliptical shape.

  • Wenn die Hauptachse einer elliptischen Form einer Lissajous-Figur mit einem Neigungswinkel zwischen $ 0 ^ {\ circ} $ und $ 90 ^ {\ circ} $ mit positiver x-Achse liegt, beträgt die Phasendifferenz zwischen den beiden sinusförmigen Signalen.

$$ \ phi = \ sin ^ {- 1} \ left (\ frac {x_ {1}} {x_ {2}} \ right) = \ sin ^ {- 1} \ left (\ frac {y_ {1} } {y_ {2}} \ right) $$

  • Wenn die Hauptachse einer Lissajous-Figur mit elliptischer Form und einem Neigungswinkel zwischen $ 90 ^ {\ circ} $ und $ 180 ^ {\ circ} $ mit positiver x-Achse liegt, beträgt die Phasendifferenz zwischen den beiden sinusförmigen Signalen.

$$ \ phi = 180 - \ sin ^ {- 1} \ left (\ frac {x_ {1}} {x_ {2}} \ right) = 180 - \ sin ^ {- 1} \ left (\ frac { y_ {1}} {y_ {2}} \ right) $$

Where,

$ x_ {1} $ ist der Abstand vom Ursprung zum Punkt auf der x-Achse, an dem sich die Lissajous-Figur mit elliptischer Form schneidet

$ x_ {2} $ ist der Abstand vom Ursprung zur vertikalen Tangente der elliptischen Form der Lissajous-Figur

$ y_ {1} $ ist der Abstand vom Ursprung zum Punkt auf der y-Achse, an dem sich die Lissajous-Figur mit elliptischer Form schneidet

$ y_ {2} $ ist der Abstand vom Ursprung zur horizontalen Tangente der elliptischen Form der Lissajous-Figur

In diesem Kapitel erfahren Sie, wie Sie die Frequenz eines unbekannten sinusförmigen Signals und die Phasendifferenz zwischen zwei sinusförmigen Signalen von Lissajous-Figuren mithilfe von Formeln ermitteln.

Wir können jede Testschaltung über eine Sonde mit einem Oszilloskop verbinden. Da CRO ein Basisoszilloskop ist, wird auch die daran angeschlossene Sonde genanntCRO probe.

Wir sollten die Sonde so auswählen, dass keine Belastungsprobleme mit der Testschaltung entstehen. Damit wir die Testschaltung mit den Signalen richtig auf dem CRO-Bildschirm analysieren können.

CRO-Sonden sollten Folgendes aufweisen characteristics.

  • Hohe Impedanz
  • Grosse Bandbreite

Das block diagram der CRO-Sonde ist in der folgenden Abbildung dargestellt.

Wie in der Abbildung gezeigt, besteht die CRO-Sonde hauptsächlich aus drei Blöcken. Dies sind Sondenkopf, Koaxialkabel und Abschlussschaltung. Das Koaxialkabel verbindet einfach den Sondenkopf und den Abschlusskreis.

Arten von CRO-Sonden

CRO-Sonden können wie folgt klassifiziert werden two types.

  • Passive Sonden
  • Aktive Sonden

Lassen Sie uns nun nacheinander über diese beiden Arten von Sonden sprechen.

Passive Sonden

Wenn der Sondenkopf aus passiven Elementen besteht, wird er aufgerufen passive probe. Das Schaltbild der passiven Sonde ist in der folgenden Abbildung dargestellt.

Wie in der Abbildung gezeigt, besteht der Sondenkopf aus einer parallelen Kombination des Widerstands $ R_ {1} $ und eines variablen Kondensators $ C_ {1} $. In ähnlicher Weise besteht die Abschlussschaltung aus einer parallelen Kombination des Widerstands $ R_ {2} $ und des Kondensators $ C_ {2} $.

Das obige Schaltbild ist in Form von modifiziert bridge circuit und es ist in der folgenden Abbildung dargestellt.

Wir können die Brücke ausgleichen, indem wir den Wert des variablen Kondensators $ c_ {1} $ anpassen. Wir werden das Konzept der Brücken in den folgenden Kapiteln diskutieren. Beachten Sie vorerst Folgendesbalancing condition of AC bridge.

$$ Z_ {1} Z_ {4} = Z_ {2} Z_ {3} $$

Substitute, die Impedanzen $ Z_ {1}, Z_ {2}, Z_ {3} $ und $ Z_ {4} $ als $ R_ {1}, \ frac {1} {j \ omega C_ {1}}, R_ { 2} $ und $ \ frac {1} {j \ omega C_ {2}} $ in der obigen Gleichung.

$$ R_ {1} \ left (\ frac {1} {j \ omega C_ {2}} \ right) = \ left (\ frac {1} {j \ omega C_ {1}} \ right) R_ {2 } $$

$ \ Rightarrow R_ {1} C_ {1} = R_ {2} C_ {2} $ Gleichung 1

Nach dem Prinzip der Spannungsteilung erhalten wir die voltage across resistor, $R_{2}$ wie

$$ V_ {0} = V_ {i} \ left (\ frac {R_ {2}} {R_ {1} + R_ {2}} \ right) $$

attenuation factorist das Verhältnis von Eingangsspannung $ V_ {i} $ und Ausgangsspannung $ V_ {0} $. Aus der obigen Gleichung erhalten wir also den Dämpfungsfaktor $ \ alpha $ as

$$ \ alpha = \ frac {V_ {i}} {V_ {0}} = \ frac {R_ {1} + R_ {2}} {R_ {2}} $$

$ \ Rightarrow \ alpha = 1+ \ frac {R_ {1}} {R_ {2}} $

$ \ Rightarrow \ alpha-1 = \ frac {R_ {1}} {R_ {2}} $

$ \ Rightarrow R_ {1} = \ left (\ alpha-1 \ right) R_ {2} $ Gleichung 2

Aus Gleichung 2 können wir schließen, dass der Wert von $ R_ {1} $ größer oder gleich dem Wert von ð ?? '… 2 für ganzzahlige Werte von $ \: \ alpha> 1 $ ist.

Ersetzen Sie Gleichung 2 in Gleichung 1.

$$ \ left (\ alpha-1 \ right) R_ {2} C_ {1} = R_ {2} C_ {2} $$

$ \ Rightarrow \ left (\ alpha-1 \ right) C_ {1} = C_ {2} $

$ \ Rightarrow C_ {1} = \ frac {C_ {2}} {\ left (\ alpha-1 \ right)} $ Gleichung 3

Aus Gleichung 3 können wir schließen, dass der Wert von $ C_ {1} $ kleiner oder gleich dem Wert von $ C_ {2} $ für ganzzahlige Werte von $ \ alpha> 1 $ ist

Example

Lassen Sie uns die Werte von $ R_ {1} $ und $ C_ {1} $ einer Sonde mit einem Dämpfungsfaktor von $ \ alpha $ als 10 ermitteln. Angenommen, $ R_ {2} = 1 M \ Omega $ und $ C_ {2} = 18pF $.

  • Step1 - Wir erhalten den Wert von $ R_ {1} $, indem wir die Werte von $ \ alpha $ und $ R_ {2} $ in Gleichung 2 einsetzen.

$$ R_ {1} = \ left (10-1 \ right) \ times 1 \ times 10 ^ {6} $$

$$ \ Rightarrow R_ {1} = 9 \ times 10 ^ {6} $$

$$ \ Rightarrow R_ {1} = 9 M \ Omega $$

Step 2 - Wir erhalten den Wert von $ C_ {1} $, indem wir die Werte von $ \ alpha $ und $ C_ {2} $ in Gleichung 3 einsetzen.

$$ C_ {1} = \ frac {18 \ times10 ^ {- 12}} {\ left (10-1 \ right)} $$

$$ \ Rightarrow C_ {1} = 2 \ times 10 ^ {- 12} $$

$$ \ Rightarrow C_ {1} = 2 pF $$

Daher betragen die Werte von $ R_ {1} $ und $ C_ {1} $ einer Sonde für die angegebenen Spezifikationen $ 9M \ Omega $ bzw. $ 2pF $.

Aktive Sonden

Wenn der Sondenkopf aus aktiven elektronischen Komponenten besteht, wird er aufgerufen active probe. Das Blockschaltbild der aktiven Sonde ist in der folgenden Abbildung dargestellt.

Wie in der Figur gezeigt, besteht der Sondenkopf aus einem FET-Quellenfolger in Kaskade mit einem BJT-Emitterfolger. Der FET-Quellenfolger bietet eine hohe Eingangsimpedanz und eine niedrige Ausgangsimpedanz. Der Zweck des BJT-Emitterfolgers besteht darin, die Impedanzfehlanpassung zu vermeiden oder zu beseitigen.

Die beiden anderen Teile, wie Koaxialkabel und Abschlussschaltung, bleiben sowohl bei aktiven als auch bei passiven Sonden gleich.

Wenn die elektrischen Komponenten in Form einer Brücken- oder Ringstruktur angeordnet sind, wird dieser Stromkreis als a bezeichnet bridge. Im Allgemeinen bildet die Brücke eine Schleife mit einem Satz von vier Armen oder Zweigen. Jeder Zweig kann eine oder zwei elektrische Komponenten enthalten.

Arten von Brücken

Wir können die Brückenschaltungen oder Brücken basierend auf dem Spannungssignal, mit dem diese betrieben werden können, in die folgenden zwei Kategorien einteilen.

  • DC-Brücken
  • AC-Brücken

Lassen Sie uns nun kurz über diese beiden Brücken sprechen.

DC-Brücken

Wenn die Brückenschaltung nur mit Gleichspannungssignal betrieben werden kann, handelt es sich um eine Gleichstrombrückenschaltung oder einfach DC bridge. Gleichstrombrücken werden verwendet, um den Wert eines unbekannten Widerstands zu messen. Dascircuit diagram der DC-Brücke sieht aus wie in der folgenden Abbildung gezeigt.

Die obige DC-Brücke hat four armsund jeder Arm besteht aus einem Widerstand. Unter diesen haben zwei Widerstände feste Widerstandswerte, ein Widerstand ist ein variabler Widerstand und der andere hat einen unbekannten Widerstandswert.

Die obige DC-Brückenschaltung kann mit a angeregt werden DC voltage sourceindem Sie es in einer Diagonale platzieren. Das Galvanometer befindet sich in einer anderen Diagonale der Gleichstrombrücke. Es zeigt eine gewisse Durchbiegung, solange die Brücke nicht ausbalanciert ist.

Variieren Sie den Widerstandswert des variablen Widerstands, bis das Galvanometer eine Nullauslenkung (Null) anzeigt. Die obige Gleichstrombrücke soll nun ausgeglichen sein. So können wir den Wert von findenunknown resistance unter Verwendung von Knotengleichungen.

AC-Brücken

Wenn die Brückenschaltung nur mit einem Wechselspannungssignal betrieben werden kann, spricht man von einer Wechselstrombrückenschaltung oder einfach davon AC bridge. Wechselstrombrücken werden verwendet, um den Wert unbekannter Induktivität, Kapazität und Frequenz zu messen.

Das circuit diagram der AC-Brücke sieht aus wie in der folgenden Abbildung gezeigt.

Das Schaltbild der Wechselstrombrücke ähnelt dem der Gleichstrombrücke. Die obige AC-Brücke hatfour armsund jeder Arm besteht aus einer Impedanz. Das bedeutet, dass jeder Arm entweder ein einzelnes oder eine Kombination von passiven Elementen wie Widerstand, Induktivität und Kondensator aufweist.

Unter den vier Impedanzen haben zwei Impedanzen feste Werte, eine Impedanz ist variabel und die andere ist eine unbekannte Impedanz.

Die obige Wechselstrombrückenschaltung kann mit einem angeregt werden AC voltage sourceindem Sie es in einer Diagonale platzieren. Ein Detektor ist in einer anderen Diagonale der Wechselstrombrücke angeordnet. Es zeigt eine gewisse Durchbiegung, solange die Brücke nicht ausbalanciert ist.

Die obige Wechselstrombrückenschaltung kann mit einem angeregt werden AC voltage sourceindem Sie es in einer Diagonale platzieren. Ein Detektor ist in einer anderen Diagonale der Wechselstrombrücke angeordnet. Es zeigt eine gewisse Durchbiegung, solange die Brücke nicht ausbalanciert ist.

Variieren Sie den Impedanzwert der variablen Impedanz, bis der Detektor eine Nullauslenkung (Null) anzeigt. Die obige Wechselstrombrücke soll nun ausgeglichen sein. So können wir den Wert von findenunknown impedance durch Verwendung eines ausgeglichenen Zustands.

DC bridgeskann nur mit Gleichspannungssignal betrieben werden. Gleichstrombrücken sind nützlich, um den Wert des unbekannten Widerstands zu messen, der in der Brücke vorhanden ist. Die Wheatstone's Bridge ist ein Beispiel für eine DC-Brücke.

Lassen Sie uns nun darüber diskutieren Wheatstone’s Bridge um den Wert des unbekannten Widerstands zu finden.

Wheatstone's Bridge

Die Wheatstone-Brücke ist eine einfache Gleichstrombrücke, die hauptsächlich aus vier Armen besteht. Diese vier Arme bilden eine Raute oder eine quadratische Form und jeder Arm besteht aus einem Widerstand.

Um den Wert des unbekannten Widerstands zu ermitteln, benötigen wir das Galvanometer und die Gleichspannungsquelle. Daher befindet sich eine dieser beiden in einer Diagonale der Wheatstone-Brücke und die andere in einer anderen Diagonale der Wheatstone-Brücke.

Die Wheatstone-Brücke wird verwendet, um den Wert des mittleren Widerstands zu messen. Dascircuit diagram der Wheatstone-Brücke ist in der folgenden Abbildung dargestellt.

In der obigen Schaltung bilden die Arme AB, BC, CD und DA zusammen a rhombusoder quadratische Form. Sie bestehen aus den Widerständen $ R_ {2} $, $ R_ {4} $, $ R_ {3} $ bzw. $ R_ {1} $. Der durch diese Widerstandsarme fließende Strom sei $ I_ {2} $, $ I_ {4} $, $ I_ {3} $ bzw. $ I_ {1} $, und die Richtungen dieser Ströme sind in der Abbildung dargestellt.

Die Diagonalarme DB und AC bestehen aus einem Galvanometer und einer Gleichspannungsquelle von V Volt. Hier ist der Widerstand $ R_ {3} $ ein variabler Standardwiderstand und der Widerstand $ R_ {4} $ ein unbekannter Widerstand. Wir könnenbalance the bridgedurch Variieren des Widerstandswerts des Widerstands $ R_ {3} $.

Die obige Brückenschaltung ist ausgeglichen, wenn kein Strom durch den Diagonalarm DB fließt. Das heißt, es gibtno deflection im Galvanometer, wenn die Brücke ausgewuchtet ist.

Die Brücke wird ausgeglichen, wenn die folgenden two conditions sind zufrieden.

  • Die Spannung am Arm AD ist gleich der Spannung am Arm AB. dh

$$ V_ {AD} = V_ {AB} $$

$ \ Rightarrow I_ {1} R_ {1} = I_ {2} R_ {2} $ Gleichung 1

  • Die Spannung am Arm DC ist gleich der Spannung am Arm BC. dh

$$ V_ {DC} = V_ {BC} $$

$ \ Rightarrow I_ {3} R_ {3} = I_ {4} R_ {4} $ Gleichung 2

Aus den beiden oben genannten Ausgleichsbedingungen erhalten wir Folgendes two conclusions.

  • Der durch den Arm AD fließende Strom ist gleich dem des Arms DC. dh

$$ I_ {1} = I_ {3} $$

  • Der durch den Arm AB fließende Strom ist gleich dem des Arms BC. dh

$$ I_ {2} = I_ {4} $$

Nehmen Sie das Verhältnis von Gleichung 1 und Gleichung 2.

$ \ frac {I_ {1} R_ {1}} {I_ {3} R_ {3}} = \ frac {I_ {2} R_ {2}} {I_ {4} R_ {4}} $ Gleichung 3

Ersetzen Sie $ I_ {1} = I_ {3} $ und $ I_ {2} = I_ {4} $ in Gleichung 3.

$$ \ frac {I_ {3} R_ {1}} {I_ {3} R_ {3}} = \ frac {I_ {4} R_ {2}} {I_ {4} R_ {4}} $$

$$ \ Rightarrow \ frac {R_ {1}} {R_ {3}} = \ frac {R_ {2}} {R_ {4}} $$

$$ \ Rightarrow R_ {4} = \ frac {R_ {2} R_ {3}} {R_ {1}} $$

Durch Ersetzen der bekannten Werte der Widerstände $ R_ {1} $, $ R_ {2} $ und $ R_ {3} $ in der obigen Gleichung erhalten wir die value of resistor,$R_{4}$.

Lassen Sie uns in diesem Kapitel die Wechselstrombrücken diskutieren, mit denen die Induktivität gemessen werden kann. Wechselstrombrücken arbeiten nur mit Wechselspannungssignalen. Dascircuit diagram der Wechselstrombrücke ist in der folgenden Abbildung dargestellt.

Wie in der obigen Abbildung gezeigt, besteht die Wechselstrombrücke hauptsächlich aus vier Armen, die in Raute oder Rhombus verbunden sind square shape. Alle diese Arme bestehen aus einer Impedanz.

Der Detektor und die Wechselspannungsquelle sind ebenfalls erforderlich, um den Wert einer unbekannten Impedanz zu ermitteln. Daher ist eine dieser beiden in einer Diagonale der Wechselstrombrücke und die andere in einer anderen Diagonale der Wechselstrombrücke angeordnet. Der Ausgleichszustand der Wheatstone-Brücke als -

$$ R_ {4} = \ frac {R_ {2} R_ {3}} {R_ {1}} $$

Wir werden das bekommen balancing condition of AC bridge, nur durch Ersetzen von R durch Z in der obigen Gleichung.

$$ Z_ {4} = \ frac {Z_ {2} Z_ {3}} {Z_ {1}} $$

$ \ Rightarrow Z_ {1} Z_ {4} = Z_ {2} Z_ {3} $

Hier sind $ Z_ {1} $ und $ Z_ {2} $ feste Impedanzen. Während $ Z_ {3} $ eine standardmäßige variable Impedanz ist und $ Z_ {4} $ eine unbekannte Impedanz ist.

Note - Wir können zwei dieser vier Impedanzen als feste Impedanzen auswählen, eine Impedanz als variable Standardimpedanz und die andere Impedanz als unbekannte Impedanz, basierend auf der Anwendung.

Im Folgenden sind die beiden Wechselstrombrücken aufgeführt, mit denen gemessen werden kann inductance.

  • Maxwell's Bridge
  • Hay's Bridge

Lassen Sie uns nun nacheinander über diese beiden Wechselstrombrücken sprechen.

Maxwell's Bridge

Maxwells Brücke ist eine Wechselstrombrücke mit vier Armen, die in Form einer Raute oder einer Raute verbunden sind square shape. Zwei Arme dieser Brücke bestehen aus einem einzigen Widerstand, ein Arm besteht aus einer Reihenkombination aus Widerstand und Induktor und der andere Arm besteht aus einer parallelen Kombination von Widerstand und Kondensator.

Ein Wechselstromdetektor und eine Wechselspannungsquelle werden verwendet, um den Wert einer unbekannten Impedanz zu ermitteln. Daher befindet sich eine dieser beiden in einer Diagonale der Maxwell-Brücke und die andere in einer anderen Diagonale der Maxwell-Brücke.

Die Maxwell-Brücke wird verwendet, um den Wert der mittleren Induktivität zu messen. Dascircuit diagram der Maxwell-Brücke ist in der folgenden Abbildung dargestellt.

In der obigen Schaltung bilden die Arme AB, BC, CD und DA zusammen eine Raute oder quadratische Form. Die Arme AB und CD bestehen aus den Widerständen $ R_ {2} $ bzw. $ R_ {3} $. Der Arm BC besteht aus einer Reihenkombination aus Widerstand $ R_ {4} $ und Induktor $ L_ {4} $. Der Arm DA besteht aus einer parallelen Kombination des Widerstands $ R_ {1} $ und des Kondensators $ C_ {1} $.

$ Z_ {1}, Z_ {2}, Z_ {3} $ und $ Z_ {4} $ sind die Impedanzen der Arme DA, AB, CD bzw. BC. Dasvalues of these impedances wird sein

$$ Z_ {1} = \ frac {R_ {1} \ left (\ frac {1} {j \ omega C_ {1}} \ right)} {R_ {1} + \ frac {1} {j \ omega C_ {1}}} $$

$$ \ Rightarrow Z_ {1} = \ frac {R_ {1}} {1 + j \ omega R_ {1} C_ {1}} $$

$ Z_ {2} = R_ {2} $

$ Z_ {3} = R_ {3} $

$ Z_ {4} = R_ {4} + j \ omega L_ {4} $

Substitute diese Impedanzwerte im folgenden Ausgleichszustand der Wechselstrombrücke.

$$ Z_ {4} = \ frac {Z_ {2} Z_ {3}} {Z_ {1}} $$

$$ R_ {4} + j \ omega L_ {4} = \ frac {R_ {2} R_ {3}} {\ left ({\ frac {R_ {1}} {1 + j \ omega R_ {1} C_ {1}}} \ right)} $$

$ \ Rightarrow R_ {4} + j \ omega L_ {4} = \ frac {R_ {2} R_ {3} \ left (1 + j \ omega R_ {1} C_ {1} \ right)} {R_ { 1}} $

$ \ Rightarrow R_ {4} + j \ Omega L_ {4} = \ frac {R_ {2} R_ {3}} {R_ {1}} + \ frac {j \ Omega R_ {1} C_ {1} R_ {2} R_ {3}} {R_ {1}} $

$ \ Rightarrow R_ {4} + j \ omega L_ {4} = \ frac {R_ {2} R_ {3}} {R_ {1}} + j \ omega C_ {1} R_ {2} R_ {3} $

Durch comparing Die jeweiligen realen und imaginären Terme der obigen Gleichung erhalten wir

$ R_ {4} = \ frac {R_ {2} R_ {3}} {R_ {1}} $ Gleichung 1

$ L_ {4} = C_ {1} R_ {2} R_ {3} $ Gleichung 2

Durch Ersetzen der Werte der Widerstände $ R_ {1} $, $ R_ {2} $ und $ R_ {3} $ in Gleichung 1 erhalten wir den Wert des Widerstands $ R_ {4} $. In ähnlicher Weise erhalten wir durch Ersetzen des Kondensatorwerts $ C_ {1} $ und der Werte der Widerstände $ R_ {2} $ und $ R_ {3} $ in Gleichung 2 den Wert des Induktors $ L_ {4 } $.

Das advantage von Maxwells Brücke ist, dass sowohl die Werte des Widerstands $ R_ {4} $ als auch eines Induktors $ L_ {4} $ unabhängig vom Frequenzwert sind.

Hay's Bridge

Hay's Bridge ist eine modifizierte Version von Maxwell's Bridge, die wir erhalten, indem wir den Arm, der aus einer parallelen Kombination von Widerstand und Kondensator besteht, in den Arm modifizieren, der aus einer Reihenkombination von Widerstand und Kondensator in Maxwells Bridge besteht.

Die Hay-Brücke wird verwendet, um den Wert einer hohen Induktivität zu messen. Dascircuit diagram von Hays Brücke ist in der folgenden Abbildung dargestellt.

In der obigen Schaltung bilden die Arme AB, BC, CD und DA zusammen eine Raute oder quadratische Form. Die Arme AB und CD bestehen aus den Widerständen $ R_ {2} $ bzw. $ R_ {3} $. Der Arm BC besteht aus einer Reihenkombination aus Widerstand $ R_ {4} $ und Induktor $ L_ {4} $. Der Arm DA besteht aus einer Reihenkombination aus Widerstand $ R_ {1} $ und Kondensator $ C_ {1} $.

$ Z_ {1}, Z_ {2}, Z_ {3} $ und $ Z_ {4} $ sind die Impedanzen der Arme DA, AB, CD bzw. BC. Dasvalues of these impedances wird sein

$$ Z_ {1} = R_ {1} + \ frac {1} {j \ omega C_ {1}} $$

$ \ Rightarrow Z_ {1} = \ frac {1 + j \ omega R_ {1} C_ {1}} {j \ omega C_ {1}} $

$ Z_ {2} = R_ {2} $

$ Z_ {3} = R_ {3} $

$ Z_ {4} = R_ {4} + j \ omega L_ {4} $

Substitute diese Impedanzwerte im folgenden Ausgleichszustand der Wechselstrombrücke.

$$ Z_ {4} = \ frac {Z_ {2} Z_ {3}} {Z_ {1}} $$

$ R_ {4} + j \ omega L_ {4} = \ frac {R_ {2} R_ {3}} {\ left (\ frac {1 + j \ omega R_ {1} C_ {1}} {j \ Omega C_ {1}} \ right)} $

$ R_ {4} + j \ omega L_ {4} = \ frac {R_ {2} R_ {3} j \ omega C_ {1}} {\ left (1 + j \ omega R_ {1} C_ {1} \ right)} $

Multiplizieren Sie den Zähler und Nenner des rechten Termes der obigen Gleichung mit $ 1 - j \ omega R_ {1} C_ {1} $.

$ \ Rightarrow R_ {4} + j \ omega L_ {4} = \ frac {R_ {2} R_ {3} j \ omega C_ {1}} {\ left (1 + j \ omega R_ {1} C_ { 1} \ rechts)} \ times \ frac {\ links (1 - j \ omega R_ {1} C_ {1} \ rechts)} {\ links (1 - j \ omega R_ {1} C_ {1} \ rechts )} $

$ \ Rightarrow R_ {4} + j \ omega L_ {4} = \ frac {\ omega ^ {2} {C_ {1}} ^ {2} R_ {1} R_ {2} R_ {3} + j \ Omega R_ {2} R_ {3} C_ {1}} {\ left (1+ \ omega ^ {2} {R_ {1}} ^ {2} {C_ {1}} ^ {2} \ right)} $

Durch comparing Die jeweiligen realen und imaginären Terme der obigen Gleichung erhalten wir

$ R_ {4} = \ frac {\ omega ^ {2} {C_ {1}} ^ {2} R_ {1} R_ {2} R_ {3}} {\ left (1+ \ omega ^ {2} {R_ {1}} ^ {2} {C_ {1}} ^ {2} \ right)} $ Gleichung 3

$ L_ {4} = \ frac {R_ {2} R_ {3} C_ {1}} {\ left (1+ \ omega ^ {2} {R_ {1}} ^ {2} {C_ {1}} ^ {2} \ right)} $ Gleichung 4

Durch Ersetzen der Werte von $ R_ {1}, R_ {2}, R_ {3}, C_ {1} $ und $ \ omega $ in Gleichung 3 und Gleichung 4 erhalten wir die Werte des Widerstands $ R_ {4 } $ und Induktor, $ L_ {4} $.

Im vorherigen Kapitel haben wir zwei Wechselstrombrücken besprochen, mit denen die Induktivität gemessen werden kann. Lassen Sie uns in diesem Kapitel Folgendes diskutierentwo AC bridges.

  • Schering Brücke
  • Wiens Brücke

Diese beiden Brücken können zur Messung der Kapazität bzw. Frequenz verwendet werden.

Schering Brücke

Die Schering-Brücke ist eine Wechselstrombrücke mit vier Armen, die in Form einer Raute oder einer Raute verbunden sind square shape, dessen ein Arm aus einem einzelnen Widerstand besteht, dessen ein Arm aus einer Reihenkombination aus Widerstand und Kondensator besteht, dessen einer aus einem einzelnen Kondensator besteht und dessen anderer Arm aus einer parallelen Kombination von Widerstand und Kondensator besteht.

Der Wechselstromdetektor und die Wechselspannungsquelle werden auch verwendet, um den Wert einer unbekannten Impedanz zu ermitteln. Daher befindet sich einer von ihnen in einer Diagonale der Schering-Brücke und der andere in einer anderen Diagonale der Schering-Brücke.

Mit der Schering-Brücke wird der Kapazitätswert gemessen. Dascircuit diagram der Schering-Brücke ist in der folgenden Abbildung dargestellt.

In der obigen Schaltung bilden die Arme AB, BC, CD und DA zusammen eine Raute oder square shape. Der Arm AB besteht aus einem Widerstand $ R_ {2} $. Der Arm BC besteht aus einer Reihenkombination aus Widerstand $ R_ {4} $ und Kondensator $ C_ {4} $. Die Arm-CD besteht aus einem Kondensator $ C_ {3} $. Der Arm DA besteht aus einer parallelen Kombination von Widerstand $ R_ {1} $ und Kondensator $ C_ {1} $.

$ Z_ {1} $, $ Z_ {2} $, $ Z_ {3} $ und $ Z_ {4} $ sind die Impedanzen der Arme DA, AB, CD bzw. BC. Dasvalues of these impedances wird sein

$ Z_ {1} = \ frac {R_ {1} \ left (\ frac {1} {j \ omega C_ {1}} \ right)} {R_ {1} + \ frac {1} {j \ omega C_ {1}}} $

$ \ Rightarrow Z_ {1} = \ frac {R_ {1}} {1 + j \ omega R_ {1} C_ {1}} $

$ Z_ {2} = R_ {2} $

$ Z_ {3} = \ frac {1} {j \ omega C_ {3}} $

$ Z_ {4} = R_ {4} + \ frac {1} {j \ omega C_ {4}} $

$ \ Rightarrow Z_ {4} = \ frac {1 + j \ omega R_ {4} C_ {4}} {j \ omega C_ {4}} $

Substitute diese Impedanzwerte im folgenden Ausgleichszustand der Wechselstrombrücke.

$$ Z_ {4} = \ frac {Z_ {2} Z_ {3}} {Z_ {1}} $$

$$ \ frac {1 + j \ omega R_ {4} C_ {4}} {j \ omega C_ {4}} = \ frac {R_ {2} \ left (\ frac {1} {j \ omega C_ { 3}} \ right)} {\ frac {R_ {1}} {1 + j \ omega R_ {1} C_ {1}}} $$

$ \ Rightarrow \ frac {1 + j \ omega R_ {4} C_ {4}} {j \ omega C_ {4}} = \ frac {R_ {2} \ left (1 + j \ omega R_ {1} C_ {1} \ right)} {j \ omega R_ {1} C_ {3}} $

$ \ Rightarrow \ frac {1 + j \ omega R_ {4} C_ {4}} {C_ {4}} = \ frac {R_ {2} \ left (1 + j \ omega R_ {1} C_ {1} \ right)} {R_ {1} C_ {3}} $

$ \ Rightarrow \ frac {1} {C_ {4}} + j \ Omega R_ {4} = \ frac {R_ {2}} {R_ {1} C_ {3}} + \ frac {j \ Omega C_ { 1} R_ {2}} {C_ {3}} $

Durch comparing Die jeweiligen realen und imaginären Terme der obigen Gleichung erhalten wir

$ C_ {4} = \ frac {R_ {1} C_ {3}} {R_ {2}} $ Gleichung 1

$ R_ {4} = \ frac {C_ {1} R_ {2}} {C_ {3}} $ Gleichung 2

Durch Ersetzen der Werte von $ R_ {1}, R_ {2} $ und $ C_ {3} $ in Gleichung 1 erhalten wir den Wert des Kondensators $ C_ {4} $. In ähnlicher Weise erhalten wir durch Ersetzen der Werte von $ R_ {2}, C_ {1} $ und $ C_ {3} $ in Gleichung 2 den Wert des Widerstands $ R_ {4} $.

Das advantage der Schering-Brücke ist, dass sowohl die Werte des Widerstands $ R_ {4} $ als auch des Kondensators $ C_ {4} $ unabhängig vom Frequenzwert sind.

Wiens Brücke

Wien’s bridgeist eine Wechselstrombrücke mit vier Armen, die in Form einer Raute oder einer quadratischen Form verbunden sind. Unter zwei Armen besteht ein einzelner Widerstand, ein Arm besteht aus einer parallelen Kombination von Widerstand und Kondensator und der andere Arm besteht aus einer Reihenkombination aus Widerstand und Kondensator.

Der Wechselstromdetektor und die Wechselspannungsquelle sind ebenfalls erforderlich, um den Frequenzwert zu ermitteln. Daher befindet sich eine dieser beiden in einer Diagonale der Wiener Brücke und die andere in einer anderen Diagonale der Wiener Brücke.

Das circuit diagram der Wiener Brücke ist in der folgenden Abbildung dargestellt.

In der obigen Schaltung bilden die Arme AB, BC, CD und DA zusammen eine Raute oder square shape. Die Arme AB und BC bestehen aus den Widerständen $ R_ {2} $ bzw. $ R_ {4} $. Der Arm CD besteht aus einer parallelen Kombination von Widerstand $ R_ {3} $ und Kondensator $ C_ {3} $. Der Arm DA besteht aus einer Reihenkombination aus Widerstand $ R_ {1} $ und Kondensator $ C_ {1} $.

$ Z_ {1}, Z_ {2}, Z_ {3} $ und $ Z_ {4} $ sind die Impedanzen der Arme DA, AB, CD bzw. BC. Dasvalues of these impedances wird sein

$$ Z_ {1} = R_ {1} + \ frac {1} {j \ omega C_ {1}} $$

$$ \ Rightarrow Z_ {1} = \ frac {1 + j \ omega R_ {1} C_ {1}} {j \ omega C_ {1}} $$

$ Z_ {2} = R_ {2} $

$$ Z_ {3} = \ frac {R_ {3} \ left (\ frac {1} {j \ omega C_ {3}} \ right)} {R_ {3} + \ frac {1} {j \ omega C_ {3}}} $$

$$ \ Rightarrow Z_ {3} = \ frac {R_ {3}} {1 + j \ omega R_ {3} C_ {3}} $$

$ Z_ {4} = R_ {4} $

Substitute diese Impedanzwerte im folgenden Ausgleichszustand der Wechselstrombrücke.

$$ Z_ {1} Z_ {4} = Z_ {2} Z_ {3} $$

$$ \ left (\ frac {1 + j \ omega R_ {1} C_ {1}} {j \ omega C_ {1}} \ right) R_ {4} = R_ {2} \ left (\ frac {R_ {3}} {1 + j \ omega R_ {3} C_ {3}} \ right) $$

$ \ Rightarrow \ left (1 + j \ omega R_ {1} C_ {1} \ right) \ left (1 + j \ omega R_ {3} C_ {3} \ right) R_ {4} = j \ omega C_ {1} R_ {2} R_ {3} $

$ \ Rightarrow \ left (1 + j \ omega R_ {3} C_ {3} + j \ omega R_ {1} C_ {1} - \ omega ^ {2} R_ {1} R_ {3} C_ {1} C_ {3} \ rechts) R_ {4} = j \ omega C_ {1} R_ {2} R_ {3} $

$ \ Rightarrow R_ {4} \ left (\ omega ^ {2} R_ {1} R_ {3} C_ {1} C_ {3} \ right) + j \ omega R_ {4} \ left (R_ {3} C_ {3} + R_ {1} C_ {1} \ rechts) = j \ omega C_ {1} R_ {2} R_ {3} $

Equate die jeweiligen real terms der obigen Gleichung.

$$ R_ {4} \ left (1- \ omega ^ {2} R_ {1} R_ {3} C_ {1} C_ {3} \ right) = 0 $$

$ \ Rightarrow 1- \ omega ^ {2} R_ {1} R_ {3} C_ {1} C_ {3} = 0 $

$ \ Rightarrow 1 = \ omega ^ {2} R_ {1} R_ {3} C_ {1} C_ {3} $

$ \ omega = \ frac {1} {\ sqrt {R_ {1} R_ {3} C_ {1} C_ {3}} $

Substitute, $ \ omega = 2 \ pi f $ in der obigen Gleichung.

$$ \ Rightarrow 2 \ pi f = \ frac {1} {\ sqrt {R_ {1} R_ {3} C_ {1} C_ {3}}} $$

$ \ Rightarrow f = \ frac {1} {2 \ pi \ sqrt {R_ {1} R_ {3} C_ {1} C_ {3}} $

Wir können den Wert der Frequenz, $ f $ der Wechselspannungsquelle finden, indem wir die Werte von $ R_ {1}, R_ {3}, C_ {1} $ und $ C_ {3} $ in der obigen Gleichung einsetzen.

Wenn $ R_ {1} = R_ {3} = R $ und $ C_ {1} = C_ {3} = C $, dann können wir den Wert der Frequenz $ f $ der Wechselspannungsquelle unter Verwendung der folgenden Formel ermitteln .

$$ f = \ frac {1} {2 \ pi RC} $$

Die Weinbrücke wird hauptsächlich zum Auffinden der frequency value des AF-Bereichs.

Grundsätzlich wandelt der Wandler eine Energieform in eine andere Energieform um. Der Wandler, der nichtelektrische Energieform in elektrische Energieform umwandelt, ist bekannt alselectrical transducer. Dasblock diagram des elektrischen Wandlers ist in der folgenden Abbildung dargestellt.

Wie in der Abbildung gezeigt, erzeugt der elektrische Wandler einen Ausgang mit elektrischer Energie. Der Ausgang des elektrischen Wandlers entspricht dem Eingang, der nicht elektrische Energie hat.

Arten von elektrischen Wandlern

Hauptsächlich können die elektrischen Wandler in die folgenden eingeteilt werden two types.

  • Aktive Wandler
  • Passive Wandler

Lassen Sie uns nun kurz auf diese beiden Arten von Wandlern eingehen.

Aktive Wandler

Der Wandler, der eine der elektrischen Größen wie Spannung und Strom erzeugen kann, ist bekannt als active transducer. Es wird auch als selbsterzeugender Wandler bezeichnet, da keine externe Stromversorgung erforderlich ist.

Das block diagram des aktiven Wandlers ist in der folgenden Abbildung dargestellt.

Wie in der Abbildung gezeigt, erzeugt der aktive Wandler eine elektrische Größe (oder ein Signal), die der nichtelektrischen Eingangsgröße (oder dem nichtelektrischen Signal) entspricht.

Examples

Es folgen die Beispiele für aktive Wandler.

  • Piezo-elektrischer Wandler
  • Foto elektrischer Wandler
  • Thermoelektrischer Wandler

Wir werden im nächsten Kapitel über diese aktiven Wandler sprechen.

Passive Wandler

Der Wandler, der keine elektrischen Größen wie Spannung und Strom erzeugen kann, ist bekannt als passive transducer. Es erzeugt jedoch die Variation eines der passiven Elemente wie Widerstand (R), Induktivität (L) und Kondensator (C). Passiver Wandler benötigt eine externe Stromversorgung.

Das block diagram des passiven Wandlers ist in der folgenden Abbildung dargestellt.

Wie in der Figur gezeigt, erzeugt der passive Wandler eine Variation des passiven Elements entsprechend der Variation der nichtelektrischen Eingangsgröße (oder des nichtelektrischen Signals).

Examples

Es folgen die Beispiele für passive Wandler.

  • Widerstandswandler
  • Induktiver Wandler
  • Kapazitiver Wandler

Wir werden in späteren Kapiteln auf diese passiven Wandler eingehen.

Active transducerist ein Wandler, der die nichtelektrische Größe in eine elektrische Größe umwandelt. Betrachten wir die nichtelektrischen Größen wie Druck, Lichtbeleuchtung und Temperatur. Daher erhalten wir die folgenden drei aktiven Wandler in Abhängigkeit von der von uns gewählten nichtelektrischen Größe.

  • Piezo-elektrischer Wandler
  • Foto elektrischer Wandler
  • Thermoelektrischer Wandler

Lassen Sie uns nun nacheinander über diese drei aktiven Wandler sprechen.

Piezo-elektrischer Wandler

Ein aktiver Wandler soll sein piezo electric transducer, wenn es eine elektrische Größe erzeugt, die dem eingegebenen Druck entspricht. Die folgenden drei Substanzen zeigen einen piezoelektrischen Effekt.

  • Quartz
  • Rochellesalze
  • Tourmaline

Der piezoelektrische Effekt dieser drei Substanzen sind Turmalin-, Quarz- und Rochellesalze in aufsteigender Reihenfolge. Die aufsteigende Reihenfolge der mechanischen Festigkeit dieser drei Substanzen ist Rochellesalz, Quarz, Turmalin.

Quartz wird als piezoelektrischer Wandler verwendet, da er den moderaten piezoelektrischen Effekt zeigt und unter diesen drei piezoelektrischen Substanzen eine moderate mechanische Festigkeit aufweist.

Quarzwandler

Das circuit diagramdes Quarzwandlers ist in der folgenden Abbildung dargestellt. Wie in der Figur gezeigt, wird Quarzkristall zwischen Basis und Kraftsummierungselement platziert. Die Ausgangsspannung kann an den Metallelektroden gemessen werden, die auf zwei Seiten des Quarzkristalls angeordnet sind.

Das output voltage, $ V_ {0} $ des obigen Druckwandlers wird sein

$$ V_ {0} = \ frac {Q} {C} $$

Foto elektrischer Wandler

Ein aktiver Wandler wird als fotoelektrischer Wandler bezeichnet, wenn er eine elektrische Größe erzeugt, die der Beleuchtung des Lichteingangs entspricht. Dascircuit diagram des fotoelektrischen Wandlers ist in der folgenden Abbildung dargestellt.

Das working des fotoelektrischen Wandlers wird unten erwähnt.

  • Step1 - Der fotoelektrische Wandler setzt Elektronen frei, wenn das Licht auf die Kathode fällt.

  • Step2 - Der fotoelektrische Wandler erzeugt aufgrund der Anziehung von Elektronen zur Anode einen Strom I im Stromkreis.

Wir können das finden sensitivity des fotoelektrischen Wandlers unter Verwendung der folgenden Formel.

$$ S = \ frac {I} {i} $$

Wo,

$ S $ ist die Empfindlichkeit des elektrischen Lichtwandlers

$ I $ ist der Ausgangsstrom des elektrischen Fotowandlers

$ i $ ist die Beleuchtung des Lichteintrags eines fotoelektrischen Wandlers

Thermoelektrischer Wandler

Ein aktiver Wandler soll sein thermo electric transducer, wenn es eine elektrische Größe erzeugt, die der eingegebenen Temperatur entspricht. Die folgenden zwei Wandler sind Beispiele für thermoelektrische Wandler.

  • Thermistorwandler
  • Thermoelementwandler

Lassen Sie uns nun nacheinander über diese beiden Wandler sprechen.

Thermistorwandler

Der temperaturabhängige Widerstand wird als Wärmewiderstand bezeichnet. Kurz gesagt, es heißtThermistor. Der Temperaturkoeffizient des Thermistors ist negativ. Das heißt, wenn die Temperatur steigt, nimmt der Widerstand des Thermistors ab.

Mathematicallykann die Beziehung zwischen dem Widerstand des Thermistors und der Temperatur dargestellt werden als

$$ R_ {1} = R_ {2} e ^ \ left (\ beta \ left [\ frac {1} {T_ {1}} - \ frac {1} {T_ {2}} \ right] \ right) $$

Where,

$ R_ {1} $ ist der Widerstand des Thermistors bei der Temperatur $ {T_ {1}} ^ {0} K $

$ R_ {2} $ ist der Widerstand des Thermistors bei der Temperatur $ {T_ {2}} ^ {0} K $

$ \ beta $ ist die Temperaturkonstante

Das advantage des Thermistorwandlers ist, dass er eine schnelle und stabile Reaktion erzeugt.

Thermoelementwandler

Der Thermoelementwandler erzeugt eine Ausgangsspannung für eine entsprechende Temperaturänderung am Eingang. Wenn zwei Drähte aus verschiedenen Metallen miteinander verbunden werden, um zwei Übergänge zu erzeugen, wird diese gesamte Konfiguration aufgerufenThermocouple. Das Schaltbild des Basisthermoelements ist unten dargestellt -

Das obige Thermoelement hat zwei Metalle, A & B und zwei Übergänge, 1 & 2. Betrachten Sie eine konstante Referenztemperatur, $ T_ {2} $ an der Verbindung 2. Lassen Sie die Temperatur an der Verbindung, 1, $ T_ {1} $ sein. Thermoelement erzeugt eineemf (elektromotorische Kraft), wenn die Werte von $ T_ {1} $ und $ T_ {2} $ unterschiedlich sind.

Das heißt, das Thermoelement erzeugt eine EMK, wenn zwischen den beiden Übergängen 1 und 2 ein Temperaturunterschied besteht, der direkt proportional zum Temperaturunterschied zwischen diesen beiden Übergängen ist. Mathematicallykann es dargestellt werden als

$$ e \ alpha \ left (T_ {1} -T_ {2} \ right) $$

Wo,

$ e $ ist die vom Thermoelement erzeugte EMK

Die obige Thermoelementschaltung kann für praktische Anwendungen wie in der folgenden Abbildung gezeigt dargestellt werden.

Der Teil der Schaltung, der zwischen heißen und kalten Übergängen einschließlich dieser beiden Übergänge liegt, ist ein äquivalentes Modell eines Basisthermoelements. Ein PMMC-Galvanometer ist über die Vergleichsstelle angeschlossen und wird entsprechend der über die Vergleichsstelle erzeugten EMK ausgelenkt.Thermocouple transducer ist der am häufigsten verwendete thermoelektrische Wandler.

passive transducerist ein Wandler, der die Variation des passiven Elements erzeugt. Wir werden die passiven Elemente wie Widerstand, Induktivität und Kondensator betrachten. Daher erhalten wir die folgenden drei passiven Wandler in Abhängigkeit von dem von uns gewählten passiven Element.

  • Widerstandswandler
  • Induktiver Wandler
  • Kapazitiver Wandler

Lassen Sie uns nun nacheinander über diese drei passiven Wandler sprechen.

Widerstandswandler

Ein passiver Wandler soll a sein resistive transducer, wenn es die Variation (Änderung) des Widerstandswertes erzeugt. die folgende Formel fürresistance, R eines Metallleiters.

$$ R = \ frac {\ rho \: l} {A} $$

Wo,

$ \ rho $ ist der spezifische Widerstand des Leiters

$ l $ ist die Länge des Dirigenten

$ A $ ist die Querschnittsfläche des Leiters

Der Widerstandswert hängt von den drei Parametern $ \ rho, l $ & $ A $ ab. Also können wir das machenresistive transducersbasierend auf der Variation in einem der drei Parameter $ \ rho, l $ & $ A $. Die Variation eines dieser drei Parameter ändert den Widerstandswert.

  • Der Widerstand R ist direkt proportional zum resistivitydes Dirigenten $ \ rho $. Wenn also der spezifische Widerstand des Leiters $ \ rho $ den Widerstandswert erhöht, nimmt auch R zu. In ähnlicher Weise nimmt $ \ rho $ als spezifischer Widerstand des Leiters den Wert des Widerstands ab, R nimmt ebenfalls ab.

  • Der Widerstand R ist direkt proportional zum lengthdes Dirigenten $ l $. Wenn also die Länge des Leiters $ l $ den Wert des Widerstands erhöht, nimmt auch R zu. In ähnlicher Weise nimmt mit der Länge des Leiters $ l $ der Widerstandswert ab, R nimmt ebenfalls ab.

  • Der Widerstand R ist umgekehrt proportional zum cross sectional areades Dirigenten $ A $. Wenn also die Querschnittsfläche des Leiters $ A $ den Widerstandswert erhöht, nimmt R ab. In ähnlicher Weise nimmt $ A $ mit zunehmender Querschnittsfläche des Leiters den Widerstandswert ab, R nimmt zu.

Induktiver Wandler

Ein passiver Wandler soll ein inductive transducer, wenn es die Änderung (Änderung) des Induktivitätswerts erzeugt. die folgende Formel fürinductance, L eines Induktors.

$ L = \ frac {N ^ {2}} {S} $ Gleichung 1

Wo,

$ N $ ist die Anzahl der Windungen der Spule

$ S $ ist die Anzahl der Windungen der Spule

die folgende Formel für reluctance, S der Spule.

$ S = \ frac {l} {\ mu A} $ Gleichung 2

Wo,

$ l $ ist die Länge des Magnetkreises

$ \ mu $ ist die Durchlässigkeit des Kerns

$ A $ ist der Bereich des Magnetkreises, durch den der Fluss fließt

Ersetzen Sie Gleichung 2 in Gleichung 1.

$$ L = \ frac {N ^ {2}} {\ left (\ frac {l} {\ mu A} \ right)} $$

$ \ Rightarrow L = \ frac {N ^ {2} \ mu A} {l} $ Gleichung 3

Aus Gleichung 1 und Gleichung 3 können wir schließen, dass der Induktivitätswert von den drei Parametern $ N, S $ & $ \ mu $ abhängt. Also können wir das macheninductive transducersbasierend auf der Variation in einem der drei Parameter $ N, S $ & $ \ mu $. Weil die Änderung eines dieser drei Parameter den Induktivitätswert ändert.

  • Die Induktivität L ist direkt proportional zum Quadrat der number of turns of coil. Wenn also die Anzahl der Spulenwindungen $ N $ den Wert der Induktivität erhöht, erhöht sich auch $ L $. In ähnlicher Weise verringert $ N $ mit der Anzahl der Spulenwindungen den Wert der Induktivität, $ L $ auch.

  • Induktivität, $ L $ ist umgekehrt proportional zu reluctance of coil, $ S $. Wenn also die Zurückhaltung der Spule $ S $ den Wert der Induktivität erhöht, nimmt $ L $ ab. In ähnlicher Weise verringert $ S $ mit der Zurückhaltung der Spule den Wert der Induktivität, $ L $ steigt an.

  • Die Induktivität L ist direkt proportional zu permeability of core, $ \ mu $. Wenn also die Permeabilität des Kerns $ \ mu $ den Wert der Induktivität erhöht, nimmt auch L zu. In ähnlicher Weise nimmt mit der Permeabilität des Kerns $ \ mu $ der Wert der Induktivität ab, L nimmt ebenfalls ab.

Kapazitiver Wandler

Ein passiver Wandler soll a sein capacitive transducer, wenn es die Änderung (Änderung) des Kapazitätswerts erzeugt. die folgende Formel fürcapacitance, C eines Parallelplattenkondensators.

$$ C = \ frac {\ varepsilon A} {d} $$

Wo,

$ \ varepsilon $ ist die Permittivität oder die Dielektrizitätskonstante

$ A $ ist die effektive Fläche von zwei Platten

$ d $ ist die effektive Fläche von zwei Platten

Der Kapazitätswert hängt von den drei Parametern $ \ varepsilon, A $ & $ d $ ab. Also können wir das machencapacitive transducersbasierend auf der Variation in einem der drei Parameter $ \ varepsilon, A $ & $ d $. Weil die Änderung eines dieser drei Parameter den Kapazitätswert ändert.

  • Die Kapazität C ist direkt proportional zu permittivity, $ \ varepsilon $. Wenn also die Permittivität $ \ varepsilon $ den Kapazitätswert erhöht, erhöht sich auch C. In ähnlicher Weise verringert $ \ varepsilon $ als Permittivität den Wert der Kapazität, C nimmt ebenfalls ab.

  • Die Kapazität C ist direkt proportional zu effective area of two plates, $ A $. Als effektive Fläche von zwei Platten erhöht $ A $ den Wert der Kapazität, C erhöht sich ebenfalls. In ähnlicher Weise verringert $ A $ als effektive Fläche von zwei Platten den Wert der Kapazität, C nimmt ebenfalls ab.

  • Die Kapazität C ist umgekehrt proportional zu der distance between two plates, $ d $. Wenn also der Abstand zwischen zwei Platten $ d $ den Kapazitätswert erhöht, nimmt C ab. In ähnlicher Weise nimmt $ d $ mit zunehmendem Abstand zwischen zwei Platten den Wert der Kapazität ab, C nimmt zu.

In diesem Kapitel haben wir drei passive Wandler besprochen. Lassen Sie uns im nächsten Kapitel ein Beispiel für jeden passiven Wandler diskutieren.

Das physical quantitieswie Verschiebung, Geschwindigkeit, Kraft, Temperatur usw. sind alle nicht elektrische Größen. Der aktive Wandler wandelt die physikalische Größe in ein elektrisches Signal um. Während der passive Wandler die physikalische Größe in die Variation des passiven Elements umwandelt.

Je nach Anforderung können wir also entweder einen aktiven oder einen passiven Wandler wählen. Lassen Sie uns in diesem Kapitel diskutieren, wie die Verschiebung mithilfe eines passiven Wandlers gemessen wird. Wenn sich ein Körper in einer geraden Linie von einem Punkt zu einem anderen Punkt bewegt, wird die Länge zwischen diesen beiden Punkten aufgerufendisplacement.

Wir haben folgendes three passive transducers

  • Widerstandswandler
  • Induktiver Wandler
  • Kapazitiver Wandler

Lassen Sie uns nun die Messung der Verschiebung mit diesen drei passiven Wandlern nacheinander diskutieren.

Messung der Verschiebung mit einem Widerstandswandler

Das circuit diagram Der Widerstandswandler, der zur Messung der Verschiebung verwendet wird, ist in der folgenden Abbildung dargestellt.

Die obige Schaltung besteht aus einem Potentiometer und einer Spannungsquelle $ V_ {S} $. Wir können sagen, dass diese beiden in Bezug auf die Punkte A und B parallel geschaltet sind. Das Potentiometer hat einen Gleitkontakt, der variiert werden kann. Der Punkt C ist also variabel. In der obigen Schaltung ist dieoutput voltage, $ V_ {0} $ wird über die Punkte A & C gemessen.

Mathematicallykann die Beziehung zwischen den Spannungen und Abständen dargestellt werden als

$$ \ frac {V_ {0}} {V_ {S}} = \ frac {AC} {AB} $$

Deshalb sollten wir den Körper, dessen Verschiebung gemessen werden soll, mit dem Gleitkontakt verbinden. Wenn sich der Körper in einer geraden Linie bewegt, ändert sich auch der Punkt C. Aufgrund dessen ändert sich auch die Ausgangsspannung $ V_ {0} $ entsprechend.

In diesem Fall können wir die Verschiebung durch Messen der Ausgangsspannung $ V_ {0} $ ermitteln.

Messung der Verschiebung mit einem induktiven Wandler

Das circuit diagram Der induktive Wandler, der zur Messung der Verschiebung verwendet wird, ist in der folgenden Abbildung dargestellt.

Der in der obigen Schaltung vorhandene Transformator hat eine Primärwicklung und zwei Sekundärwicklungen. Hier werden die Endpunkte zweier Sekundärwicklungen miteinander verbunden. Wir können also sagen, dass diese beiden Sekundärwicklungen miteinander verbunden sindseries opposition.

Die Spannung $ V_ {P} $ wird an die Primärwicklung des Transformators angelegt. Die an jeder Sekundärwicklung entwickelte Spannung sei ð ?? '‰ ð ??' † 1 und ð ?? '‰ ð ??' † 2. Die Ausgangsspannung $ V_ {0} $ wird über die Startpunkte zweier Sekundärwicklungen gelegt.

Mathematicallykann die Ausgangsspannung ð ?? '‰ 0 geschrieben werden als

$$ V_ {0} = V_ {S1} -V_ {S2} $$

Der in der obigen Schaltung vorhandene Transformator wird aufgerufen differential transformer, da es eine Ausgangsspannung erzeugt, die die Differenz zwischen $ V_ {S1} $ und $ V_ {S2} $ ist.

  • Befindet sich der Kern in zentraler Position, ist die Ausgangsspannung $ V_ {0} $ gleich Null. Weil die jeweiligen Größen und Phasen von $ V_ {S1} $ und $ V_ {S2} $ gleich sind.

  • Wenn sich der Kern nicht in der zentralen Position befindet, hat die Ausgangsspannung $ V_ {0} $ eine gewisse Größe und Phase. Weil die jeweiligen Größen und Phasen von $ V_ {S1} $ und $ V_ {S2} $ nicht gleich sind.

Deshalb sollten wir den Körper, dessen Verschiebung gemessen werden soll, mit dem zentralen Kern verbinden. Wenn sich der Körper in einer geraden Linie bewegt, variiert die zentrale Position des Kerns. Aufgrund dessen ändert sich auch die Ausgangsspannung $ V_ {0} $ entsprechend.

In diesem Fall können wir die finden displacementdurch Messen der Ausgangsspannung $ V_ {0} $. Die Größe und Phase der Ausgangsspannung $ V_ {0} $ repräsentiert die Verschiebung des Körpers bzw. seiner Richtung.

Messung der Verschiebung mit einem kapazitiven Wandler

Das circuit diagram Der kapazitive Wandler, der zur Messung der Verschiebung verwendet wird, ist in der folgenden Abbildung dargestellt.

Das capacitor, die in der obigen Schaltung vorhanden ist, hat zwei parallele Platten. Unter diesen ist eine Platte fixiert und die andere Platte ist beweglich. Aus diesem Grund variiert auch der Abstand zwischen diesen beiden Platten. Der Wert der Kapazität ändert sich, wenn sich der Abstand zwischen zwei Platten des Kondensators ändert.

Deshalb sollten wir den Körper verbinden, dessen displacementist an der beweglichen Platte eines Kondensators zu messen. Wenn sich der Körper in einer geraden Linie bewegt, ändert sich der Abstand zwischen den beiden Platten des Kondensators. Aufgrund dessen ändert sich der Kapazitätswert.

Die zur Datenerfassung verwendeten Systeme sind bekannt als data acquisition systems. Diese Datenerfassungssysteme übernehmen Aufgaben wie die Konvertierung von Daten, die Speicherung von Daten, die Übertragung von Daten und die Verarbeitung von Daten.

Datenerfassungssysteme berücksichtigen Folgendes analog signals.

  • Analoge Signale, die durch direkte Messung elektrischer Größen wie DC- und AC-Spannungen, DC- und AC-Ströme, Widerstand usw. erhalten werden.

  • Analoge Signale, die von Wandlern wie LVDT, Thermoelement usw. erhalten werden.

Arten von Datenerfassungssystemen

Datenerfassungssysteme können wie folgt klassifiziert werden two types.

  • Analoge Datenerfassungssysteme
  • Digitale Datenerfassungssysteme

Lassen Sie uns nun nacheinander diese beiden Arten von Datenerfassungssystemen diskutieren.

Analoge Datenerfassungssysteme

Die Datenerfassungssysteme, die mit analogen Signalen betrieben werden können, sind bekannt als analog data acquisition systems. Es folgen die Blöcke analoger Datenerfassungssysteme.

  • Transducer - Es wandelt physikalische Größen in elektrische Signale um.

  • Signal conditioner - Es führt die Funktionen wie Verstärkung und Auswahl des gewünschten Teils des Signals aus.

  • Display device - Es zeigt die Eingangssignale zu Überwachungszwecken an.

  • Graphic recording instruments - Mit diesen können die Eingabedaten dauerhaft aufgezeichnet werden.

  • Magnetic tape instrumentation - Es wird zum Erfassen, Speichern und Reproduzieren von Eingabedaten verwendet.

Digitale Datenerfassungssysteme

Die Datenerfassungssysteme, die mit digitalen Signalen betrieben werden können, sind bekannt als digital data acquisition systems. Sie verwenden also digitale Komponenten zum Speichern oder Anzeigen der Informationen.

Hauptsächlich das Folgende operations in der digitalen Datenerfassung stattfinden.

  • Erfassung von analogen Signalen
  • Umwandlung von analogen Signalen in digitale Signale oder digitale Daten
  • Verarbeitung von digitalen Signalen oder digitalen Daten

Es folgen die Blöcke von Digital data acquisition systems.

  • Transducer - Es wandelt physikalische Größen in elektrische Signale um.

  • Signal conditioner - Es führt die Funktionen wie Verstärkung und Auswahl des gewünschten Teils des Signals aus.

  • Multiplexer- verbindet einen der mehreren Eingänge mit dem Ausgang. Es wirkt also parallel zum seriellen Konverter.

  • Analog to Digital Converter - Der analoge Eingang wird in den entsprechenden digitalen Ausgang umgewandelt.

  • Display device - Es zeigt die Daten in digitalem Format an.

  • Digital Recorder - Es wird verwendet, um die Daten in digitalem Format aufzuzeichnen.

Datenerfassungssysteme werden in verschiedenen Anwendungen wie der Biomedizin und der Luft- und Raumfahrt eingesetzt. Je nach Anforderung können wir entweder analoge Datenerfassungssysteme oder digitale Datenerfassungssysteme auswählen.