Transcript بسم الله الرحمن الرحيم جامعة النيلين – كلية الهندسة

‫بسم هللا الرحمن الرحيم‬
‫جامعة النيلين – كلية الهندسة‬
‫قياسات ‪I‬‬
‫محاضرة رقم (‪)6‬‬
‫اعداد‪ :‬أ‪ .‬داليا محمود ادم محمود‬
‫المقاييس االلكترونية التماثلية‬
‫‪‬‬
‫تحتوي المقاييس االلكترونية التماثلية على قطع ودارات‬
‫الكترونية تقوم بعملية القياس ثم تعرض نتيجة القياس بعد‬
‫ذلك بوحدة اظهار تماثلية تحوي مؤش ار يتحرك على تدريج‬
‫ليعبر عن القيمة المقاسة‪.‬‬
‫مقارنة بين المقاييس الكهروميكانيكية التماثلية‬
‫وااللكترونية التماثلية‬
‫‪‬‬
‫تعاني المقاييس التماثلية الكهروميكانيكية من انخفاض‬
‫حساسيتها وصغر مقاومتها الكهربية بالنسبة للمنظومة التي‬
‫تجرى عليها عمليات القياس‪ .‬فبينما تصل حساسية مقياس‬
‫كهروميكانيكي الى ‪ 20‬كيلو أوم نجد أن مقياس الجهد‬
‫االلكتروني التماثلي المناظر له مقاومة دخل تتراوح بين ‪10‬‬
‫الى ‪ 100‬ميجا أوم وبذلك ال تشكل المقاييس االلكترونية‬
‫التماثلية أي حمل محسوس بالنسبة لدائرة القياس‪.‬‬
‫مقارنة بين المقاييس الكهروميكانيكية التماثلية‬
‫وااللكترونية التماثلية‬
‫‪‬‬
‫تحوي المقاييس االلكترونية تقنيات للتغلب على اخطاء البيئة‬
‫المحيطة بدائرة القياس‪ ،‬مثال لذلك المقياس في الشكل التالي‬
‫يحوي تقنية للتغلب على تأثير التغير في درجة الحرارة على‬
‫عملية القياس‪.‬‬
‫‪Rcomp‬‬
‫‪M‬‬
‫‪Rc‬‬
‫مقياس الكتروني‬
‫اشارة القياس‬
‫‪‬‬
‫تتأثر مقاومة الملف )‪ (Rcoil‬بتغيير درجة حرارة الوسط‬
‫المحيط وذلك يؤدي الى تغيير قيم التيار والجهد وبغرض‬
‫تصحيح هذا الخطأ يتم استخدام مقاومة التعويض )‪(Rcomp‬‬
‫هذه المقاومة مربوطة على التوالي مع المقياس وهي مقاومة‬
‫ذات معامل حراري سالب حيث تنخفض مقاومتها بزيادة‬
‫درجة الحرارة والعكس صحيح وبالتالي عند تغير درجة‬
‫الحرارة فان مجموع المقاومة لدائرة المقياس سوف لن تتغير‬
‫وتظل كما هي‪.‬‬
Rc
T
Rcomp
T
Rtotal
T
‫مقاييس الجهد االلكترونية‬
‫‪‬‬
‫تعتمد مقاييس الجهد االلكترونية التماثلية في عملها على مبدأ‬
‫التضخيم الفرقي حيث يستخدم ترانزستور االثر المجالي‬
‫)‪ (Field Effect Transistor-FET-‬في استخالص الفرق‬
‫بين اشارتين كما هو موضح بالشكل أدناه‬
‫‪+ VD‬‬
‫‪RD‬‬
‫‪RD‬‬
‫‪Vo‬‬
‫‪T2‬‬
‫‪T1‬‬
‫‪V2‬‬
‫‪V1‬‬
‫‪Rs‬‬
‫‪- VD‬‬
‫‪ ‬تتكون الدائرة الفرقية من الترانزستورين ‪ T1‬و ‪T2‬‬
‫واالشارتان الداخلتان الى هذه الدائرة هما ‪ V1‬و ‪ V2‬اما‬
‫االشارة الخارجة ‪ Vo‬فهي اشارة تعبر عن الفرق بين ‪V1‬‬
‫واالشارة ‪ V2‬حسب العالقة التالية‪:‬‬
‫)‪Vo = K (V1 – V2‬‬
‫‪ ‬حيث ‪ K‬هو ثابت حساب الفرق بين االشارتين ويحسب‬
‫بالعالقة‪:‬‬
‫‪K = gm rd RD‬‬
‫)‪(rd + RD‬‬
‫حيث‪: rd :‬مقاومة البذل المتناوبة لكل ترانزستور‬
‫‪ : gm‬الموصلية الناقلة‬
‫‪+ VD‬‬
‫‪R‬‬
‫‪RD‬‬
‫‪RD‬‬
‫‪T2‬‬
‫‪I‬‬
‫‪V1‬‬
‫‪T1‬‬
‫‪V2‬‬
‫‪10 M‬‬
‫‪Rs‬‬
‫‪- VD‬‬
‫‪‬‬
‫يالحظ وجود مجزئ اتزان الجهد ‪ R‬في دائرة التضخيم‬
‫لتصفير جهد الخرج عندما ال تكون هنالك اشارات داخلة الى‬
‫المقياس‪.‬‬
‫‪ ‬يتصل مقياس تيار (اميتر) على طرفي الخرج الفرقي ويدرج‬
‫هذا االميتر ليعطي قراءات الجهد مع العلم بان التيار المار‬
‫باالميتر يتناسب مع الجهد بين طرفيه حسب العالقة التالية‪:‬‬
‫‪I = ( gm RdD ) V1‬‬
‫‪2RdD + Rm‬‬
‫حيث‪ Rm :‬المقاومة الداخلية لجهاز االميتر‪.‬‬
‫‪RdD = rd RD‬‬
‫‪rd +RD‬‬
‫‪‬‬
‫عادة تختار قيمة المقاومة ‪ RD‬بحيث تكون صغيرة بالنسبة‬
‫للمقاومة ‪ rd‬وبذلك تبسط المعادلة السابقة الى الشكل التالي‪:‬‬
‫‪I = ( gm RD ) V1‬‬
‫‪2RD + Rm‬‬
‫مثال‬
‫‪‬‬
‫جد التيار المار باالميتر الموجود في دائرة مقياس الجهد‬
‫االلكتروني التماثلي الموضحة بالشكل أدناه مع العلم بان‬
‫معلومات تصميم الدائرة هي‬
‫‪ V1= 1v‬‬
‫‪ RD= 10k‬‬
‫‪ Rm= 50k‬‬
‫‪ rd= 100 k‬‬
‫‪ gm= 0.005‬‬
‫‪+ VD‬‬
‫‪R‬‬
‫‪RD‬‬
‫‪RD‬‬
‫‪T2‬‬
‫‪I‬‬
‫‪V1‬‬
‫‪T1‬‬
‫‪V2‬‬
‫‪10 M‬‬
‫‪Rs‬‬
‫‪- VD‬‬
‫الحل‬
RdD = rd RD = 100 × 10 = 9.091 k
rd +RD 100 + 10
I = ( gm RdD ) V1 = 0.005 × 9.091 = 2.5 mA
2RdD + Rm
2 ×9.091 + 50