بسم الله الرحمن الرحيم جامعة النيلين – كلية الهندسة
Download
Report
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 Mتقوم 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.