UNIVERZALNI-MERNI-INSTRUMENT.pdf

UNIVER UNIVERZA ZAL L NI MERN MERNII INSTRUMENT

UNIVERZALNI MERNI INSTRUMENT

OSNOVNI POJMOVI, OZNAKE I DELOVI Univerzalni merni instrument (unimer ili multimetar) služi za merenje više fizičkih veličina: jednosmernih i naizmeničnih struja i napona kao i električnog otpora, a u zavisnosti od konkretnog modela neki od ovih instrumenata mogu imati i zujalicu, mogu meriti koeficijent strujnog pojačanja kod tranzistora, temperaturu i sl.


OSNOVNI POJMOVI, OZNAKE I DELOVI Univerzalni merni instrument (unimer ili multimetar) služi za merenje više fizičkih veličina: jednosmernih i naizmeničnih struja i napona kao i električnog otpora, a u zavisnosti od konkretnog modela neki od ovih instrumenata mogu imati i zujalicu, mogu meriti koeficijent strujnog pojačanja kod tranzistora, temperaturu i sl.


OSNOVNI POJMOVI, OZNAKE I DELOVI Postoje dve vrste univerzalnog mernog instrumenta: analogni i digitalni. • Ana Analog logni ni ins instru trumen mentt je ins instru trumen mentt sa kaz kazalj aljkom kom • Digita Digitalni lni instru instrument ment je instrum instrument ent koji koji rezulta rezultatt ispisuje ispisuje u obliku brojki na LCD displeju.


Analogni unimer (multimetar) U unimere se ugrađuje instrument sa kretnim kalemom. Između polova stalnog magneta ugrađen je kalem na kome je učvršćena kazaljka. Proticanje struje kroz kalem stvara magnetno polje. Uzajamno dejstvo ovog magnetnog polja i polja stalnog magneta dovodi do zakretanja kazaljke. Protivmoment stvaraju spiralne opruge i po prestanku struje struje vraćaju kazaljku na nulu.


Analogni unimer (multimetar) Ovakvim instrumentom mogu mogu se meriti samo jednosmerne struje i

naponi. Da bi unimer mogao da meri i naizmenične veličine u njega se ugrađuje ispravljač sa dve ili četiri diode koji naizmeničnu struju i napon pretvori u jednosmernu.

Kada se mere naizmenične veličine instrument pokazuje efektivnu vrednost struje i napona*. napona* .


Analogni unimer (multimetar) Da bi koristili unimer moramo se upoznati sa osnovnim pojmovima koje je neophodno poznavati kako bi mogli ispravno izvršiti merenje i očitati rezultat. ❖Merni opseg (domašaj) je najveća vrednost merene veličine koju instrument može izmeriti. Domašaj određujemo mi postavljanjem preklopnika u odgovarajući položaj. ❖Konstanta instrumenta je broj koji se dobije kada se domašaj podeli sa brojem podeoka na skali u koju će mo gledati. ❖Podeok na skali je rastojanje između bilo koje dve oznake na skali. (Primetićete da na skali imate krupnije i sitnije podeoke; sitniji


Analogni unimer (multimetar) Do rezultata merenja se dolazi tako što se broj podeoka koji očitamo pomnoži sa konstantom. Da bi imali tačno očitavanje u kazaljku se mora gledati pod pravim uglom. U ovome nam pomaže malo ogledelo ( kazaljka i njen lik u ogledalu se poklope ).


Analogni unimer (multimetar) Radi boljeg objašnjenja dobijanja rezultata merenja poslužićemo se Iskrinim Unimerom 43. Kod ovog instrumenta crvene skale se koriste za merenje naizmeničnih struja i napona, a crne skale su za jednosmerne veličine. Za merenje otpora se koristi posebna crna skala.

UNIVERZALNI MERNI INSTRUMENT Priključak za merenje velikih naizm. struja Priključak koji se koristi u svim merenjima. Označava se oznakom ili slovima COM. Predstavlja referentnu tačku, odnosno minus priključak ampermetra i voltmetra

r Kazaljka e ) r m i a n t Mali preklopnik u e i m n i Veliki preklopnik g t l o l u a ( m n

Priključak za merenje napona, struje i otpora. Plus priključak pri merenju jednosmernih struja i napona Ogledalo

Dugme za korekciju nule na omskoj skali

Na slici: Unimer 43


Analogni unimer (multimetar) Na instrumentu se nalazi više oznaka. Neke od njih su :

Instrument je konstruisan za rad u horizontalnom položaju. Ako se postavi pod uglom, ili se uspravi – radiće, ali verovatno pokazivanje neće biti tačno. Ova oznaka se može naći na instrumentima koji su predviđeni za rad u uspravnom položaju i koji se montiraju npr. na radne stolove. Instrument sa ovakvom oznakom može da meri i jednosmerne i naizmenične veličine 2,5 Ovo je oznaka za klasu tačnosti, odnosno maksimalnu procentualnu grešku koju pravi instrument pri punom skretanju kazaljke. Najčešće klase tačnosti su: 0,1; 0,2; 0,5; 1; 1,5; 2,5; 5. Vidimo da naš unimer ne spada u tačne instrumente. Instrument sa obrtnim kalemom i igrađenim ispravljačem sa diodama.


Analogni unimer (multimetar)Izbor skale

Kada imamo više skala postavlja se pitanje – u koju gledati ? U ovom primeru videćemo da pravilan izbor skale olakšava merenje a gledanje u pogrešnu skalu ga nepotrebno zakomplikuje. Pošto broj očitanih podeoka na izabranoj skali treba pomnožiti sa konstantom, skalu treba birati tako da konstanta bude broj lak za množenje - dakle da bude 0,1; 1; 10 ili 100. Lošim izborom skale konstanta će biti dva, pet ili naprimer 3,3.


Analogni unimer (multimetar)Izbor skale Na slikama je prikazano pokazivanje instrumenta "unimer 45" prilikom merenja jednosmernog napona od 170 V. Na slici je preklopnik postavljen u položaj 600 V. To znači da je domašaj 600 V, tj. pri punom skretanju kazaljke instrumenta napon je 600 V, na polovini skale je 300 V itd... Naponi veći od 600 V se ne mogu meriti. Na skali označenoj slovima V, A na kojoj se očitava napon i struja imamo dve skale – gornju, koja ide od 0 do 6 podeoka, i donju od 0 do 30 podeoka. Ako je naš izbor gornja skala konstanta će biti K = 600V / 6 podeoka = 100 volti po podeoku. Očitavamo 1,7 podeoka, α = 1,7. Rezultat merenja je K * α = 170 V. Ako međutim izaberemo donju skalu konstanta će biti 600 / 30 = 20. Očitavamo 8,5 podeoka pa je rezultat 20 * 8,5 = 170 V. Rezultat je isti, možemo dakle gledati i donju skalu. Ipak, posle merenja će ostati dilema da li smo dobro procenili 8,5 podeoka? Možda je ipak procena pogrešna, možda je tačna procena 8,4 ili 8,6 podeoka?


Analogni unimer (multimetar)Izbor skale Pošto je mereni napon 170 V to znači da možemo smanjiti domašaj i prebaciti preklopnik u položaj 300 V. Dobićemo veće skretanje kazaljke i verovatno tačnije merenje. Dakle, na sledećoj slici domašaj je 300 V. Naravno da će mo gledati u donju skalu sa 30 podeoka pa će konstanta biti 300 V / 30 pod = 10V/pod. Očitavamo 17 podeoka, što pomnoženo sa konstantom 10 daje 170 V.

Ako smo skloni komplikovanju stvari možemo izabrati i gornju skalu sa 6 podeoka. Tada konstanta neće biti 10, nego 300 / 6 = 50. Broj podeoka koji instrument pokazuje na ovoj skali je 3,4 pa da bi došli do rezultata treba pomnožiti 50 * 3,4 = 170 V.


Analogni unimer (multimetar)Merenje napona Instrument se pretvara u voltmetar tako što se veliku kružni preklopnik postavi na područje označeno slovom V. Zavisno od toga da li merimo jednosmerni ili naizmenični napon mali preklopnik se postavi levo ili desno na odgovarajuću oznaku (  ili̴ ). Merenje se obavezno počinje sa najvećeg domašaja. Na taj način se sprečava uništenje instrumenta koje je lako moguće ako se merenje počne na malom domašaju a napon bude veći od očekivanog. U tom slučaju kazaljka naglo skreće, može da se iskrivi ili ispadne iz ležišta a u opasnosti je kalem u kretnom sistemu. Osigurač (ako postoji) i zaštitne diode nisu uvek dovoljno


Analogni unimer (multimetar)Merenje napona Ako je skretanje kazaljke malo, ili se uopšte ne primeti, može se postepeno i vrlo oprezno smanjivati domašaj dok kazaljka ne skrene toliko da omogući normalno očitavanje. Biramo skalu u koju ćemo gledati, određujemo konstantu instrumenta i očitamo skretanje kazaljke. Broj podeoka koji smo očitali množimo sa konstantom i dobili smo mereni napon. Na osnovu dobijenog rezultata videćemo da li se može još smanjiti merni opseg. Ako se meri jednosmerni napon tačka većeg potencijala ( ili npr. + baterije ) mora se dovesti na priključak +VAΩ. Ako se ovde pogreši kazaljka će skretati na pogrešnu stranu ( levo ). Kada se meri naizmenični napon ne mora se voditi računa o priključcima, ispravljač u instrumentu obezbeđuje da kazaljka uvek skreće udesno.


Analogni unimer (multimetar)Merenje napona Voltmetar se vezuje paralelno elementu na kome merimo napon. Unutrašnji otpor voltmetra je veoma veliki ( u idealnom slučaju beskonačan ) tako da kroz voltmetar praktično ne protiče struja.


PRIMER : VEŽBA 1 Merenje napona akumulatora

UNIVERZALNI MERNI INSTRUMENT Domašaj je smanjen na 500 V ali skretanje kazaljke je i dalje malo. Ako izaberemo skalu sa pet podeoka konstanta je 100 V / pod. Očitavamo nešto više od 0,1 podeok ali teško je proceniti da li je to 0,11 0,12 ili 0,13. Kada to pomnožimo sa 100 rezultat može biti između 11 V i 13 V, što zavisi od subjektivne procene. Očigledno je da se na ovom području ne može izvršiti tačno merenje pa ponovo smanjujemo domašaj.

UNIVERZALNI MERNI INSTRUMENT Na domašaju 150 V logično je gledati u crnu skalu sa 15 podeoka da bi rezultat očitavanja pomnožili sa konstantom 10. Očitavamo nešto više od 1,2 podeoka, recimo da je procena 1,25 što znači da je napon oko 12,5 V. PAŽNJA !!! Najčešća đačka greška je da ovde očitaju 1,1 podeok – previdi se činjenica da ovde između jedinice i dvojke nema devet crtica nego samo četiri !! Naravno sledeći logičan potez je novo smanjenje domašaja. Sledeći domašaj na instrumentu je 50 V, veći je od merenog napona, što znači da bez bojazni prebacujemo preklopnik na belu brojku 50.


Na domašaju 50 V izborom skale sa pet podeoka konstanta je 50 / 5 = 10. Sada već sa mnogo većom sigurnošću očitavamo 1,25 podeoka odnosno 12,5 volti.

UNIVERZALNI MERNI INSTRUMENT Na domašaju 15 V na crnoj skali od 0 do 15 podeoka praktično direktno očitavamo napon. Na ovom području vidi se da je mereni napon zapravo 12,6 V. Ovo merenje je očigledno i najtačnije, kao što se vidi uopšte nije teško izvršiti dobre procene sa tačnošću od 0,1 volt. S obzirom da je sledeći raspoloživi domašaj 5 V a mereni napon je veći od njega – smanjenje domašaja na 5 V NE DOLAZI U OBZIR !


Mora se reći na kraju da je preporučljivo napone akumulatora i baterija meriti kada su oni opterećeni. Ponekad zbog tzv. memorijskog efekta izmereni napon je sasvim u redu ali sledi neprijatno iznenađenje kada uključimo potrošač – izvor je zapravo prazan. Konkretno, dok merimo napon akumulatora treba ga opteretiti nekim potrošačem, npr. uključiti svetla na automobilu.


PRIMER : VEŽBA 2 Merenje napona na monofaznoj utičnici Priključni kablovi ( pipalice ) su dobro izolovani tako da nema opasnosti od strujnog udara – naravno, ako ne dodirujemo metalne vrhove pipalica.

Na sledećim linkovima možete pogledati demonstraciju merenja napona na monofaznoj i trofaznoj utičnici: https://www.youtube.com/watch?v=rC5s6DJwS5I&t=4s


Napon u priključnici je naizmenični pa mali preklopnik mora biti prebačen ulevo. I sama oznaka̴ je crvena, što znači da se pri merenju naizmeničnih veličina koriste crvene skale a najveći domašaj je crvena 1000. Na crvenoj skali sa 10 podeoka (konstanta je 100 V/pod ) očitavamo 2,2 podeoka, tj. 220 V. Mereni napon je manji od sledećeg domašaja od 300 V, pa će mo za tačniji rezultat prebaciti preklopnik na položaj 300 . Na slici vidimo da na skali sa 30 podeoka ( konstanta 10 ) kazaljka stoji na dvadeset trećem podeoku, što znači da je napon ustvari 230 V. S obzirom da su dozvoljena odstupanja napona gradske mreže do 10 % , izmereni napon je sasvim ispravan. Kada se mere naizmenične struje i naponi kazaljka će uvek skretati u pravom smeru bez obzira gde se stavi koja pipalica, što je zasluga ispravljača u instrumentu.


UNIVERZALNI MERNI INSTRUMENT Na slici: Unimer kineskog proizvođača (na slici levo Unimer 43 Iskra radi poređenja)

Skala za merenje otpornosti Skala za merenje jednosmernih i naizmeničnih struja i napona

Ogledalo

Mali preklopnik

Veliki preklopnik Minus priključak

Plus priključak


Sve što je rečeno o analognim instrumentima u vezi načina priljučenja u kolo, unutrašnjeg otpora i načina merenja (početak merenja se najvećeg domašaja) važi i za digitalne instrumente. Kod digitalnog instrumenta očitavanje merene veličine je mnogo lakše i tačnije. Vrednost se direktno očita na displeju, dakle nema dilema oko izbora skale, određivanja konstante instrumenta i množenja sa njom, i nema subjektivnih grešaka pri očitavanju broja podeoka. Ako je merena veličina veća od domašaja instrument će to verovatno "preživeti" a grešku će signalizirati ispisivanjem cifre "1„ na prvom mestu. Nije osetljiv ni na zamenu priključaka "+" i "-", pokazaće tačnu vrednost uz ispisivanje minusa ispred rezultata merenja. Ipak, zbog načina indikacije ovaj instrument nije pogodan za praćenje promene merene veličine.


Digitalni unimer (multimetar) Na slici je instrument koji se kod nas može lako nabaviti. Ima sasvim zadovoljavajuću tačnost i kvalitet s obzirom na neverovatno nisku cenu, ispod 5 eura. Brojevima su obeleženi:

1.) PREKLOPNIK U zavisnosti od njegovog položaja, ovim instrumentom se može meriti: DCV – jednosmerni napon ACV – naizmenični napon DCA – jednosmerna struja 10A – jednosm. struje do 10 A Ω - merenje otpora - provera dioda hfe - područje koje omogućava da se proveri tranzistor koji se postavi u odgovarajuće podnožje OFF isključen instrument


Na slici je instrument koji se kod nas može lako nabaviti. Ima sasvim zadovoljavajuću tačnost i kvalitet s obzirom na neverovatno nisku cenu, ispod 5 eura. Brojevima su obeleženi:

2.) DISPLEJ - Ovaj instrument ima 3 1/2 cifre, što znači da prva cifra, ako je ispisana, može biti samo jedinica. Na njemu postoji indikacija negativnog polariteta, istrošenosti baterije i visokog napona. Bolji instrumenti ispisuju i merenu veličinu ( V, mV, mA ... ), imaju pozadinsko osvetljenje displeja, a neki imaju i "traku" koja imitira skalu analognog instrumenta. Znak na displeju signalizira da je merena veličina veća od domašaja. To je i oznaka za beskonačan otpor.


Na slici je instrument koji se kod nas može lako nabaviti. Ima sasvim zadovoljavajuću tačnost i kvalitet s obzirom na neverovatno nisku cenu, ispod 5 eura. Brojevima su obeleženi:

3.) PRIKLJUČAK COM – masa, tj. minus ampermetra, voltmetra i ommetra. 4.) Priključak za merenje napona, otpora i struje do 200 mA. 5.) Priključak koji se koristi za merenje velikih jednosmernih struja do 10 A. 6.) Podnožje za testiranje pojačanja tranzistora h fe.


Primeri merenja digitalnim unimerom






Merenje struje unimerom Ampermetar se u strujno kolo vezuje redno. Unutrašnji otpor ampermetra u idealnom sličaju je jednak nuli a i u stvarnosti je vrlo mali, da ne bi menjao stanje u kolu. Unimer se pretvara u ampermetar postavljanjem velikog preklopnika na

područje obeleženo slovom A. Merenje se počinje obavezno na najvećem domašaju, koji po potrebi veoma oprezno smanjujemo. Mali preklopnik se postavi na odgovarajuću oznaku za vrstu struje koja se meri. Ako se ukaže potreba za smanjenjem domašaja prvo se struja mora prekinuti na nekom prekidaču ili isključenjem napajanja, pa tek onda se preklopnik postavi u drugi položaj i prekidač se ponovo uključi. Na ovaj način se sprečava da se struja prekida na kontaktima preklopnika i da on bude oštećen varničenjem.


Primer merenja struje unimerom

Na sledećem linku možete pogledati demonstraciju merenja jednosmerne i naizmenične struje:


Merenje struje unimerom U praksi će biti retke situacije kada će se koristiti ampermetar. Često je nepraktično prekidati strujno kolo i redno u njega ubacivati instrument – naime, treba raskačiti postojeću vezu, ponekad se bukvalno mora preseći žica ili odlemiti element iz uređaja. Pri proveri elektronskih sklopova često nam je potreban podatak ima li struje kroz neki element npr. tranzistor ili otpornik, i kolika je ona. Da se ne bi odlemljivao otpornik i lemile dve žice za vezu sa ampermetrom, ( a po završetku merenja sve vraćalo na staro ) mnogo je praktičnije rešenje izmeriti napon na otporniku. Za merenje napona ništa se ne mora raspojiti, pipalice se stave na krajeve otpornika i time je ostvarena paralelna veza voltmetra. Kada se zna napon na krajevima otpornika podelićemo napon sa vrednošću tog otpora ( koja je zahvaljujući obojenim prstenovima poznata ) i tako smo


Merenje otpora unimerom Veliki procenat merenja, možda i 90% su merenja otpora. Merenjem otpora grejača, prekidača , namotaja motora i transformatora itd.. kao i nekih elektronskih komponenata može se doći do zaključka o ispravnosti delova uređaja bez prisustva napona i bez opasnosti po rukovaoca.


Merenje otpora unimerom Veliki preklopnik treba prebaciti u jedno od područja označenih sa Ω a mali preklopnik udesno. Analognim instrumentima za merenje struje i napona nije potreban sopstveni izvor napajanja. Međutim, za merenje otpora baterija je neophodna. Većina instrumenata koristi jednu ili dve baterije od 1,5 V. Instrument praktično kroz mereni otpor (preko preklopnika i pipalica) propušta struju iz baterije pa će kazaljka više skretati pri merenju manjih otpora. Zbog toga su način merenja otora i omska skala drugačiji nego kada se meri struja i napon. Očitavanje vrednosti otpora vrši se na posebnoj crnoj skali. Ova skala je drukčija od ostalih jer je obrnuta, tj. nula se nalazi na desnoj strani a na levoj strani je ∞ . Osim toga razmak između podeoka nije isti, prvi podeoci su dosta razmaknuti a zatim gledajući nalevo razmak je sve manji, da bi pri kraju bili toliko zbijeni da je tačno očitavanje nemoguće.


Skala za merenje otpora


Merenje otpora unimerom Pre upotrebe ommetra treba priključke instrumenta kratko spojiti. Kazaljka mora skrenuti do kraja, odnosno mora pokazati nulu. Ako nije došla do nule, ili je možda prešla još udesno od nule, njen položaj se koriguje, tj. postavi se na nulu okretanjem okruglog dugmeta. Ovo podešavanje mora da se vrši povremeno zbog starenja i trošenja baterije u instrumentu. Vrednost merenog otpora se dobije kada se očitani broj podeoka pomnoži sa brojem koji pokazuje veliki preklopnik. Merenje otpora se ne mora početi sa najvećeg domašaja. Veliki preklopnik se postavi na više područja, a zadrži se u položaju na kome kazaljka stoji otprilike negde između 1/2 i 2/3 skale jer je u tom delu očitavanje najtačnije. Ovo će se najbolje videti u konkretnom primeru.


Merenje otpora od 180Ω pri različitim položajima preklopnika

Slika A

Slika B


Merenje otpora od 180Ω pri različitim položajima preklopnika Na slici A je položaj kazaljke pri merenju otpora 180 Ω kada je preklopnik na položajux1. Tačan broj podeoka je teško odrediti jer na malom rastojanju je čak 100 podeoka. Broj podeoka koji procenimo ( dakle, oko 180 ) množi se sa 1 pa je rezultat merenja oko 180 Ω. Ako se preklopnik pomeri u položaj x10 ( slika B ) kazaljka pokazuje 18 podeoka, vidi se da ne postoji dilema da li je broj podeoka 17, 18, 19 ili možda 17,5 ... Ovih 18 podeoka pomnoži se sadeset kao što pokazuje preklopnik, dakle rezultat je 180 Ω.


Merenje otpora od 180Ω pri različitim položajima preklopnika

Slika C

Slika D


Merenje otpora od 180Ω pri različitim položajima preklopnika Ako bi isti otpor pokušali izmeriti na području x100 (slika C) bio bi veliki problem proceniti da li kazaljka pokazuje 1,7 1,8 ili 1,9 podeoka. Na primer ako procenimo da je u pitanju 1,7 podeoka, kada se to pomnoži sa 100 pravi se

greška od 10 oma iako procena uopšte nije bila loša. Na slici D se vidi da je merenje ovog otpora na području x1k praktično nemoguće. Biće dobro ako uopšte primetimo da rezultat nije 0 oma, a kamo li očitati 0,18 podeoka koje pokazuje kazaljka.


Merenje otpora od 180Ω pri različitim položajima preklopnika Moguća greška prilikom merenja otpora nastaje kada se rukama pridržava otpornik koji se meri. Tako se paralelno merenom otporu dodaje otpor sopstvenog tela i rezultat je manji od prave vrednosti. Ovo je naročito izraženo na području x1k. Greška je takođe moguća ako se meri vrednost otpornika koji je zalemljen na štampanu ploču. Uticaj drugih elemenata vezanih paralelno tom otporu takođe smanjuje rezultat merenja.


VEŽBE OČITAVANJA


OPSEG 15V; JEDNOSMERNI NAPON OČITATI IZMERENI NAPON:


OPSEG 300V; NAIZMENIČNI NAPON OČITATI IZMERENI NAPON:


OČITATI IZMERENI OTPOR:

UNIVERZALNI-MERNI-INSTRUMENT.pdf

Recommend Documents