Проектирование и оценка метрологических схем характеристик аналогового мультиметра

Министерство  образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное  образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования

«Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых

(ВлГУ)»

Кафедра РТ и РС

Курсовая работа.

«Проектирование и оценка метрологических схем характеристик аналогового мультиметра»

 

 

 

 

 

Выполнил: студент гр. Рсп-111

Проверил: Поздняков А.Д.

 

Вариант 28.

Проектирование и оценка метрологических характеристик  аналогового мультиметра.

 

1.Цель: спроектировать и оценить метрологические характеристики многопредельного прибора для измерения тока, сопротивления и напряжения на основе электромеханического индикатора с известным внутренним сопротивлением и градуировкой шкалы.

        2. Задание: Дан электромеханический индикатор с линейной шкалой 10мкА и внутренним сопротивлением 3,36 кОм. Предложите и обоснуйте выбор двух шкал амперметра. - / / - вольтметра и одной шкалы омметра для измерений в цепи резисторного делителя напряжения с суммарным сопротивлением 56кОм и коэффициентом передачи  ½ при подключении его к источнику постоянного напряжения 56 В.

 

 

 

Дано:

     100 делений

10 мкА

Δшк=0,5%

К=напряжение выходящее/напряжение входящие=1/2

          Uб=Uвх

            Резистивный делитель:  Суммарное  сопротивление 56кОм;

             Uвх=56В, Uвых=28В

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ход работы. 

Начнем с преобразования шкалы амперметра.

Рассчитаем ток, который будет проходить через резистивный делитель: 56В\56кОм=1мА.

Что бы измерить 1мА: сделаем  преобразование данной шкалы с помощью  шунта. Рассчитаем сопротивление шунта. Рассчитаем коэффициент шунтирования.

1. Коэффициент шунтирования 1мА/10мкА=100

Что бы стрелка не показывала максимальное значение, коэффициент возьмем 140

Возьмем коэффициент шунтирования 140, следовательно, предел шкалы расширится с 10 мкА до 1400 мкА, на одно деление будет приходиться 14 мкА.

Обоснуем, какой шунт подойдет для этих целей:

Так как n=140, следовательно, сопротивление шунта равно сопротивлению прибора/(коэффициент шунтирования – 1)

Сопротивление шунта равно 20Ом

1. Сделаем преобразование шкалы с более высоким коэффициентом шунтирования, что бы стрелка прибора была четко на середине, следовательно нужно взять n=200, следовательно, предел шкалы расшириться с 10мкА до 2000мкА (или 2 мА) Обоснуем, какой шунт для этого нужно подобрать:

Rш=Rn/ (n-1), то есть сопротивление шунта будет равняться

Примерно 17 Ом, если точнее: 16,885 Ом.

 

ВОЛЬТМЕТР

 

Приведем схожие преобразования со шкалой вольтметра:

56В=Uвх

Uвых=28В

Сопротивление 56кОм

Ток прибора 10мкА

Сопротивление прибора 3,36 кОм

Предел вольтметра= 10*10^-6*3,36*10³=34мВ

Вот дана шкала на 34мВ, расширим предел так, что бы наш прибор мог измерить напряжение в 56 В. Для этого рассчитаем коэффициент добавочно сопротивление, а точнее: 56В/34мВ, получим 1700 раз (значение округлено)

Предел вольтметра станет 58В

Обоснуем, какое  добавочное сопротивление нужно для этого  расширения:

Rдоб=Rn(m-1) значит добавочное сопротивление будет равно 5708 кОм.

 

Рассчитаем вторую шкалу  для аналогового вольтметра.

Увеличим предел в 2000 раз, то есть из шкалы 34мВ получим шкалу 68В.

Добавочным сопротивлением будет  6700 кОм.

 

 

Омметр.

Преобразование шкалы  амперметра, в шкалу омметра.

Дано: предел шкалы = 10мкА, внутреннее сопротивление прибора = 3,36кОм, 100 делений.  Так как нам нужно измерить 56кОм;

Берем классическую пальчиковую  батарейку на 1,6 вольт, значит

1,6В/56кОм=30 мкА

Находим коэффициент шунтирования 30мкА/10мкА=3 Сопротивление шунта = 3,36/2=1,68 кОм.

Схема измерителя сопротивления с шунтом

 

 

Вкладка со шкалами

Шкала 1: Амперметр  с коэффициентом 140

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Шкала 2: Вольтметр  с коэффициентом добавочного  сопротивления 1700.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Шкала 3, Омметр преобразованный из амперметра.

 

 

 

 

∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пояснительная записка

Подробное вычисление погрешностей.

Погрешности на амперметре

1. Максимальная абсолютная погрешность амперметра:

Класс точности =0,2

_ΔI(A)=±(0,2*20)/100=0,04мкА, 0,4%

2. Сопротивление проводов =0,03Ом, Iпров=1,5/0,03=50А, 0,02%
3. Окисление контактов = 0,01Ом, (150 ампер на провод, при батарейке 1,5В)  0,006%
4. Общая сумма 0,426%

Погрешности на вольтметре

1. Максимальная абсолютная погрешность вольтметра:

U=(170мВ*1,5)/100=2,55мВ

2. Наводка на провода: 0,01В
3. Сопротивление проводов 0,03 Ом               

 

 

 

 

Погрешности на Омметр

1. Медленный разряд батареи: 0,02%
2. Внутреннее сопротивление батареи: 0,02Ом
3. Сопротивление проводов:0,03Ом
4. Окисление контактов: 0,01Ом

Вывод: я провел преобразование шкал электро-механического прибора, выявил основные погрешности.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Владимир 2013 г.

 

 

						Лист
Изм.	Лист	№ докум.	Подп.	Дата