Transcript بسم الله الرحمن الرحيم جامعة النيلين – كلية الهندسة

‫بسم هللا الرحمن الرحيم‬
‫جامعة النيلين – كلية الهندسة‬
‫قياسات ‪I‬‬
‫محاضرة رقم (‪)3‬‬
‫اعداد‪ :‬أ‪ .‬داليا محمود ادم محمود‬
‫المحاضرة السابقة‬
‫‪‬‬
‫طرق التعبير عن اخطاء القياس‬
‫‪ ‬التعبير بصورة مطلقة‪.‬‬
‫‪ ‬التعبير كنسبة مئوية‪.‬‬
‫‪‬‬
‫طرق التعبير عن دقة القياس‪.‬‬
‫‪ ‬الدقة النسبية‪.‬‬
‫‪ ‬الدقة كنسبة مئوية‪.‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫القيمة المتوسطة للقياس‪.‬‬
‫أمثلة‪.‬‬
‫محاضرة اليوم‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫تصنيف أجهزة القياس الكهربائي‪.‬‬
‫أجهزة القياس ذات المؤشر‪.‬‬
‫أجهزة القياس الكهربائية اإلالكترونية‪.‬‬
‫أجهزة القياس الرقمية‪.‬‬
‫تصنيف أجهزة القياس الكهربائي‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫تصنف أجهزة القياس إلى عدة أقسام تبعا ً لمؤشرات‬
‫متعددة ‪:‬‬
‫حسب القيم التي يقيسها الجهاز‪.‬‬
‫حسب طريقة التمثيل أو القياس أو باألحرى حسب طريقة‬
‫عرض النتيجة ‪.‬‬
‫حسب الفعالية ‪.‬‬
‫التصنيف حسب القيم المقاسة‬
‫‪‬‬
‫هو تصنيف يقسم اجهزة القياس حسب الكميات المقاسة فهناك‬
‫مقاييس للتيار ومقاييس للجهد ومقاييس للمقاومة‪.‬‬
‫التصنيف حسب طريقة التمثيل (طريقة عرض النتيجة)‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫القياس التمثيلي (‪. )Analog‬‬
‫يمثل هذا النوع من األجهزة‪ ،‬األجهزة ذوات المؤشر و جهاز راسم‬
‫اإلشارة‪.‬‬
‫القياس الرقمي (‪. )Digital‬‬
‫تعتمد على عرض القيمة المقاسة على شكل أرقام (‪.)digits‬‬
‫القياس التقاربي (‪. )Comparison‬‬
‫يعتمد مبدأ عملها على المقارنة المباشرة بين قيمة مجهولة و أخرى‬
‫مشابهه لها فيزيائيا ً و ذات قيم عيارية تشارك ماديّا في عملية القياس‪،‬‬
‫تتميز هذه المقاييس باعتمادها على مساواة القيم و تعتبر من األجهزة‬
‫قليلة اإلستعمال في الحياة العملية ‪.‬‬
‫التصنيف حسب الفعالية‬
‫‪‬‬
‫تصنف المقاييس حسب الفعالية ‪ ،‬أي حسب استخدامها لطاقة‬
‫خارجية مساعدة ‪ ،‬أوعدم استخدامها لها الى قسمين ‪:‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫فـــعال‪. )Active( :‬‬
‫غير فعال‪. )Passive( :‬‬
‫تعتبر األجهزة الرقمية أجهزة فعالة‪ ،‬أما بالنسبة لتلك األجهزة التي‬
‫تستخدم المؤشر فيعتمد تقسيمها على و جود أو عدم وجود مصدر‬
‫طاقة مغذي للجهاز ‪.‬‬
‫في حالة األجهزة الفعالة يتم استخدام الطاقة لعدة أسباب منها ‪:‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫لتشغيل أجهزة العرض الرقمية‪.‬‬
‫لتشغيل المضخمات (‪ )Amplifier‬الموجودة في الجهاز‪.‬‬
‫أجهزة القياس ذات المؤشر‬
‫‪‬‬
‫تعتمد هذه األجهزة على الحركة الناتجة عن العزم أو القوة‬
‫الخارجة نتيجة المجال المغناطيسي الناتج عن مرور التيار‬
‫في الملفات‪ .‬أي أنها تتكون نتيجة للحركة الكهروميكانيكية‬
‫للجهاز‪.‬‬
‫تيار التدريج الكلي )‪(I finished scale‬‬
‫‪‬‬
‫أهم الخصائص الموجودة لهذه األجهزة هي خاصية تيار التدريج الكلي‬
‫(‪ )Ifs‬حيث يمكن بواسطته تحديد مقدار حساسية الجهاز (‪ )S‬باإلضافه‬
‫إلى قدرته التدريجية العليا حسب العالقة الموضحة‪:‬‬
‫‪S = 1/Ifs /V‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫مثال لو كان التيار (‪ )Ifs‬مساويا ً لـ(‪ )1 mA‬فإن حساسية الجهاز (‪)S‬‬
‫ستكون بمقدار يساوي (‪.)1 K/V‬‬
‫و بالنسبة لمقدار الحساسية فعادة ما تساوي (‪ )20 K/V‬للعاملين‬
‫المحترفين في مجال الكهرباء (‪ ،)Professional‬و إن أردناه‬
‫بمواصفات أعلى (‪ )Modern high-quality‬عندها ستكون الحساسية‬
‫ما بين (‪.)50~100 K/V‬‬
‫الخطوات المتبعة لقياس المقاومة‬
‫تصفير الجهاز عن طريق عمل )‪ (short circuit‬بين طرفي‬
‫الجهاز‪.‬‬
‫نصل الجهاز على التوازي مع المقاومة المراد قياسها‪.‬‬
‫يجب مراعاة ما يلي‪:‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫عدم لمس أطراف التوصيل باليد ألنّ قيمة مقاومة الجلد ستكون بالحسبان‪.‬‬
‫عدم قياس المقاومة عندما تكون الدارة موصولة مع مصدر قدرة كهربائية‪.‬‬
‫لقياس المقاومات الموجودة داخل الدارة يجب أن نكون متأكدين من عدم و‬
‫جود أي مقاومة أو ديود أو ترانزستور مو صول مع تلك المقاومة على‬
‫التوازي‪.‬‬
‫الخطوات المتبعة لقياس الفولتية المباشرة‬
‫(‪)VDC‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫اختيار أعلى مدى للقياس‪.‬‬
‫نوصل الجهاز على التوازي مع العنصر المراد قياس فولتيته‪.‬و من‬
‫ثم نتدرج في مدى القياس نزوال – إن لزم األمر – حتى نحصل‬
‫على أوضح قرائة ممكنه‪.‬‬
‫يجب أن نأخذ بعين اإلعتبار تأثير الحمل (‪ )Load effect‬الناتج من‬
‫مقاومة الجهاز الداخلية حيث أنها تقلل من قيمة الفولتية األصلية‬
‫المطبقة على العنصر‪ .‬و كلما كانت قيمة مقاومة الجهاز الداخلية‬
‫أعلى كلما حصلنا على قراءة أدق‪ ،‬و تتحقق القراءة الصحيحة مئة‬
‫بالمئة عندما تكون مقاومة الجهاز مساوية للماال نهاية (‪.)‬‬
‫تأثير الحمل‬
‫الخطوات المتبعة لقياس الفولتية المتغيرة‬
‫(‪)VAC‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫اختيار أعلى مدى للقياس‪.‬‬
‫نوصل الجهاز على التوازي مع العنصر المراد قياس فولتيته‪.‬و من ثم نتدرج‬
‫في مدى القياس نزوال – إن لزم األمر – حتى نحصل على أوضح قرائة‬
‫ممكنه‪.‬‬
‫بداية إنّ الحساسية في حالة الـ(‪ )AC‬أقل منها في حالة الـ(‪ )DC‬و يجب أن‬
‫نأخذبالحسبان تأثير الحمل (‪ )Load effect‬الناتج من مقاومة الجهاز الداخلية‬
‫أيضاً‪ ،‬و هنا بسبب تراكم العوامل الموضحة تصبح مشكلة تأثير الحمل أكثر‬
‫جدية‪ .‬و يتم حساب الحساسية حسب العالقة‪:‬‬
‫‪S = Rm/Vmax‬‬
‫‪‬‬
‫بدال عن العالقة ‪:‬‬
‫)‪S = (1) / (Ifs‬‬
‫الخطوات المتبعة لقياس الفولتية المتغيرة‬
‫(‪)VAC‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫بالنسبة للتردد فيجب أن يكون ضمن المدى المخصص للجهاز و إال فسنحصل‬
‫على خطأ أكبر من المتوقع‪ .‬فأجهزة القياس ذات المؤشر ال تكون مصممة‬
‫عادة للترددات العالية ففي بعضها يكون الحد األعلى مساويا ً لـ(‪.)60 HZ‬‬
‫بما أنّ الجهاز يحسب القيمة الفعالة (‪ )RMS value‬فمن الضروري ال ّتأكد بأنّ‬
‫العنصر المراد قياس الفولتية له ليس معرّ ضا ً لفولتية مركبة (‪ )Ac, Dc‬ألننا‬
‫لن نحصل على قيمة (‪ )RMS‬لوحدها‪ ،‬لهذا يتم وصل مكثف على التوالي مع‬
‫الجهاز – يكون موجود داخليا ً أحيانا أو يتم تخصيص طرف "إدخال" خاص‬
‫لهذه الحاالت – ليقوم بفصل تأثير الفولتية المباشرة على القراءة‪.‬‬
‫و أخيراً‪ ،‬علينا أن نحذر على أنّ هذه األجهزة تقوم بإعطائنا القراءات للموجات‬
‫الجيبية‪ ،‬أما عند قياسنا للموجات المربعة أو المثلثة (سن المنشار) فإننا لن‬
‫نحصل على (‪ )RMS‬الفعلية أو الحقيقية‪.‬‬
‫الخطوات المتبعة لقياس التيار المباشر (‪)IDC‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫اختيار أعلى مدى للقياس‪.‬‬
‫يجب أن يكون التوصيل بين الجهاز و العنصر – المراد‬
‫قياس تياره – على التوالي في نفس الفرع‪.‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫أجهزة القياس الكهربائية اإلالكترونية‬
‫( ‪Electronic Analog Multimeters‬‬
‫‪: )EMM‬‬
‫تسمي باإللكترونية الستخدامها لدارات إلكترونية تقوم على عزل (‪)Buffer‬بين‬
‫الدارة المراد تطبيق القياس عليها مع تلك الموجودة في جهاز القياس و تعد هذه‬
‫الميزة قيمة لقياس الفولتيات على وجه الخصوص‪ ،‬حيث أن مقاومة اإلدخال‬
‫العالية – تصل إلى (‪ – )10 M‬تقوم بتقليل تأثير الحمل بشكل ملحوظ‪.‬‬
‫بالرغم من الدقة العالية إال أنّ مساوئ هذا الجهاز تتلخص فيما يلي ‪:‬‬
‫يحتاج إلى مصدر تغذية‪ ،‬لذلك ال يكون مالئما ً مثل جهاز القياس ذو المؤشر الذي‬
‫يحتاج إلى بطارية صغيرة قليلة الكلفة لقياس المقاومات‪ ،‬فبالنسبة لبطاريات‬
‫الـ(‪ )EMM‬فهي تجعله أكبر حجما و أعلى ً‬
‫كلفة‪.‬‬
‫نواجه مع الـ(‪ )EMM‬مشكالت اإلشباع و القطع و غيرها من المشكالت‬
‫اإللكترونية ممايسبب ضياعا للدقة المرجوة من الجهاز‪.‬‬
‫ً‬
‫مقارنة بأجهزة القياس ذات المؤشر‪.‬‬
‫تكلفة الصيانة العالية‬
‫أجهزة القياس الرقمية ( ‪Digital‬‬
‫‪)Multimeters DMM‬‬
‫‪‬‬
‫هي األجهزة التي تعمل على مبدأ التحويل من النظام التماثلي غير‬
‫الرقمي إلى النظام الرقمي الذي يمتاز بالعديد من الميزات عن غيره‬
‫من أنظمة القياس‪ ،‬فهو‪:‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫تعطي النتيجة على لوحة اإلظهار على شكل رقمي سهل القراءة ‪.‬‬
‫تسمح لوحة إظهارها الرقمية بكتابة أرقام عدة متتالية بعد الفاصلة العشرية‬
‫مما يعني تفصيل أو دقة (‪ )resolution‬أعلى ‪.‬‬
‫تمتاز بسرعة عالية في إعطاء النتائج ‪.‬‬
‫تستهلك جزءاً ال يذكر من الطاقة الكهربائية لدائرة القياس ‪.‬‬
‫المقاييس الرقمية تكون ذات مقاومة داخلية عالية مما يعني خطأ قياس أقل ‪.‬‬
‫تتصف بمجاالت ترددية كبيرة لنظام عملها و بنسبة خطأ مهملة تقريبا ً ‪.‬‬
‫تقلل من نسبة الخطأ اإلنساني الحاصل بسبب تقريبه للرقم أو القيمة التي‬
‫يعطيها المؤشر‪.‬‬