آموزش الکترونیکالکترونیک

کالیبراسیون وات متر، ولت متر و آمپر متر با پتانسیومتر

میدانیم که ولتاژ، جریان و توان با ولت متر، آمپر متر و وات متر اندازه گیری میشود. اگرچه این ابزار اندازه گیری با دقت تولید می شود اما ممکن است در اهداف مشتری خطا هایی دیده شود. بنابراین این ابزار ها برای به حداقل رساندن خطا کالیبره می شوند. در اینجا در این مقاله، ما نحوه کالیبراسیون ولت متر، آمپرمتر و وات متر را با استفاده از پتانسیومتر توضیح خواهیم داد.

قبل از پرداختن به جزئیات، ابتدا اجازه دهید در مورد مفهوم مهم مورد استفاده در این مقاله بحث کنیم.

اگر دو منبع ولتاژ با مقدار مشابه داشته باشیم که به طور موازی مطابق شکل زیر به هم متصل شده اند، در این صورت هیچ جریانی بین آن ها وجود نخواهد داشت. این بدان دلیل است که مقادیر پتانسیلی هر دو منبع یکسان است و هیچ یک از منابع نمی توانند بار دیگر را تحمیل کنند. بنابراین در مدار، گالوانومتر هیچ انحرافی را نشان نمی دهد.

قاعده اصلی کالیبره کردن

ما از همان پدیده متعادل سازی دو منبع ولتاژ در فرآیند کالیبراسیون استفاده خواهیم کرد.

برای یادگیری کامل آردوینو (برنامه نویسی حرفه ای، ارتباط با اندروید، ساخت ربات) ، روی دوره آموزش آردوینو کلیک کنید.

همچنین اگر میخواهید الکترونیک را با فیلم های آموزشی یاد بگیرید، روی دوره آموزش الکترونیک کلیک کنید.

پیشنهاد میکنم پروژه اندازه گیری ولتاژ، جریان و توان با آردوینو را مشاهده کنید.

کالیبراسیون با پتانسیومتر

کالیبراسیون با پتانسیومتر

شکل بالا نمودار مدار را برای کالیبراسیون پتانسیومتر نشان می دهد.

در شکل، از یک سلول استاندارد با ولتاژ 1.50 ولت استفاده شده است که هنگام بارگیری، حتی در میلی ولت نیز نوسانات ولتاژی ایجاد نمی کند. این نوع منبع پایدار برای کالیبراسیون پتانسیومتر بدون خطا لازم است.

مقیاس رسانا به طور دقیق مقیاس بندی می شود تا از قرائت در هنگام اندازه گیری جلوگیری شود. مقیاس رسانا همچنین دارای یک سطح صاف با ابعادی دارای لبه های صاف و واضح برای توزیع مقاومت برابر در طول کل آن است.

رئوستات برای تنظیم جریان جاری در حلقه مدار وجود دارد و بدین ترتیب می توان افت ولتاژ واحد طول را در امتداد مقیاس رسانا تنظیم کرد. یک گالوانومتر نیز برای نشان دادن نقصی در اینجا متصل شده است که در صورت جریان جاری بین حلقه سلول استاندارد و حلقه مقیاس رسانا اتفاق می افتد. EMF ناشناخته در اینجا پس از کالیبراسیون پتانسیومتر برای اندازه گیری به گالوانومتر متصل است.

عملکرد :

ابتدا برق را روشن کرده و رئوستات را تنظیم کنید تا جریان چند صد میلی آمپر در حلقه مدار اصلی جریان یابد. از آنجا که مقیاس رسانا نیز در حلقه اصلی است جریان مشابهی از آن عبور می کند و افت ولتاژ ایجاد می کند. اگرچه افت ولتاژ در مقیاس فلزی ظاهر می شود، در کل بدنه آن به طور مساوی توزیع می شود.

پس از ظاهر شدن افت ولتاژ در امتداد مقیاس رسانا، اگر تماس لغزان را گرفته و در امتداد مقیاس فلزی از صفر حرکت کنیم، سپس جریان از مدار ثانویه به مدار اولیه به دلیل عدم تعادل مدار جاری می شود. هرچه تماس لغزان از صفر فاصله می گیرد، مقدار این جریان جاری کاهش می یابد. آن به این دلیل است که با افزایش ناحیه تماس، افت ولتاژ در ناحیه مدرج به ولتاژ سلول استاندارد نزدیک می شود. بنابراین در یک نقطه خاص، افت ولتاژ در منطقه مقیاس پذیر برابر با ولتاژ سلول استاندارد است و در آن نقطه، هیچ جریان جاری ای بین دو مدار وجود ندارد.

مطلب پیشنهادی:  ESR و ESL در خازن (ESR و ESL چیست؟)

اکنون که یک گالوانومتر در مدار ثانویه متصل شده است، به دلیل جریان جاری و بالاتر، جریان در صفحه نمایش خود انحرافی را نشان می دهد. بر این اساس، گالوانومتر تنها هنگامی که مدار ها متعادل باشند و این وضعیتی است که سعی خواهیم کرد برای کالیبراسیون پتانسیومتر بدست آوریم.

همچنین اگر در مورد این مطلب سوالی داشتید در انتهای صفحه در قسمت نظرات بپرسید

برای درک بهتر، بیایید مدار نشان داده شده در زیر را مشاهده کنیم که وضعیت تعادل را نشان می دهد.

وضعیت تعادل کالیبراسیون پتانسیومتر

اگر مقاومت تماس فلز را از طول 0 تا 100 سانتی متر به عنوان “R” فرض کنیم، افت ولتاژ در کل تماس فلزی به طول 100 سانتی متر V = IR است. از آنجا که ما مدار متعادلی را فرض کردیم، این افت ولتاژ “V” باید برابر ولتاژ سلول استاندارد باشد و در قرائت گالوانومتر انحراف صفر وجود دارد.

اکنون با اندازه گیری این طول دقیق که گالوانومتر در آن صفر نشان می دهد، می توان مقیاس پتانسیومتر را بر اساس مقدار ولتاژ سلول استاندارد کالیبره کرد.

So 1cm length of scale holds = 1.5v/100cm = 0.005V = 5mV

پس از دانستن افت ولتاژ در هر سانتی متر در مقیاس پتانسیومتر، ولتاژ ناشناخته را به مدار ثانویه متصل کرده و تماس را لغزان کنید تا طولی که در آن انحراف صفر خواهیم داشت اندازه گیری شود. پس از دانستن این طول مقیاس که تعادل در آن اتفاق می افتد، می توانیم مقدار EMF ناشناخته را اندازه گیری کنیم ،

V = (length of contact) x (5mV)

کاربرد های پتانسیومتر در کالیبراسیون

علاوه بر اندازه گیری ولتاژ ناشناخته، از پتانسیومتر نیز می توان برای اندازه گیری جریان و توان استفاده کرد، فقط به چند مولفه اضافی برای اندازه گیری آن ها نیاز دارد.

به غیر از اندازه گیری ولتاژ، جریان و توان، پتانسیومتر ها عمدتا برای کالیبراسیون ولت متر، آمپرمتر و وات متر استفاده می شوند. همچنین، از آنجا که پتانسیومتر یک دستگاه DC است، ابزار هایی که باید کالیبره شوند باید از نوع آهن متحرک DC یا الکترودینامومتر باشند.

کالیبراسیون ولت متر با استفاده از پتانسیومتر

کالیبراسیون ولت متر با استفاده از پتانسیومتر

در مدار، مهمترین جزء برای فرآیند کالیبراسیون، یک منبع تغذیه مناسب ولتاژ DC است. به این دلیل که هرگونه نوسان در ولتاژ تغذیه باعث ایجاد خطایی در کالیبراسیون ولت متر می شود و در نتیجه منجر به شکست کامل آزمایش می شود. بنابراین سلول ولتاژ استاندارد با مقدار پایانه پایدار به عنوان منبع در نظر گرفته می شود و به طور موازی با ولت متر که نیاز به کالیبراسیون دارد متصل می شود. دو پات اصلاح شده “RV1” و “RV2” برای تنظیم ولتاژی که قرار است در عرض ولت متر باشد استفاده می شود همانطور که در شکل نشان داده شده است.

یک باکس نسبت ولتاژ نیز به طور موازی با ولت متر متصل می شود تا ولتاژ را روی ولت متر تقسیم کرده و مقدار مناسب درخوری برای اتصال پتانسیومتر را بدست آورد.

با تنظیم کامل، ما آماده آزمایش صحت ولت متر هستیم. بنابراین برای شروع، فقط برق مدار را تأمین کنید تا ولتاژ سنج و ولتاژ ناشناخته را در خروجی باکس نسبت ولتاژ بدست آورید. اکنون ما از یک پتانسیومتر کالیبره شده برای اندازه گیری این ولتاژ ناشناخته استفاده خواهیم کرد.

مطلب پیشنهادی:  آموزش طراحی برد PCB با نرم افزار EasyEDA

بعد از گرفتن قرائت پتانسیومتر، بررسی کنید که آیا قرائت پتانسیومتر با قرائت ولت متر مطابقت دارد یا خیر. از آنجا که پتانسیومتر اندازه واقعی ولتاژ را اندازه گیری می کند، اگر قرائت پتانسیومتر با ولت متر مطابقت نداشته باشد، یک خطای منفی یا مثبت نشان داده می شود. برای تصحیح می توان منحنی کالیبراسیون را با کمک قرائت ولت متر و پتانسیومتر رسم کرد.

همچنین، برای دقت اندازه گیری ها، لازم است ولتاژهای نزدیک به حداکثر دامنه پتانسیومتر را تا آنجا که ممکن است اندازه گیری کنید.

کالیبراسیون آمپرمتر با استفاده از پتانسیومتر

کالیبراسیون آمپرمتر با استفاده از پتانسیومتر

همانطور که در بالا ذکر شد، ما برای جلوگیری از خطا های کالیبراسیون که نوسانات ولتاژ را در کل آزمایش ایجاد نمی کنند، از ولتاژ منبع تغذیه پایدار مناسب استفاده خواهیم کرد. برای تنظیم میزان جریان عبوری از کل مدار از رئوستات استفاده می شود. همچنین، یک مقاومت استاندارد ‘R’ با مقدار مناسب با ظرفیت حمل جریان کافی به صورت سری با آمپرمتر (که تحت کالیبراسیون است) برای بدست آوردن یک پارامتر ولتاژ که مربوط به جریان جاری در مدار است، قرار می گیرد.

اکنون پس از روشن شدن جریان، یک جریان “I” از کل مدار عبور می کند و با این جریانی جاری، قرائت توسط آمپرمتر موجود در حلقه تولید خواهد شد. همچنین، به دلیل این جریان جاری، افت ولتاژ در مقاومت استاندارد “R” اتفاق می افتد.

حال ما از یک پتانسیومتر برای اندازه گیری ولتاژ در مقاومت استاندارد و سپس از قانون اهم برای محاسبه جریان از طریق مقاومت استاندارد استفاده خواهیم کرد.

I = V / R
V = ولتاژ در برابر مقاومت استاندارد اندازه گیری شده توسط پتانسیومتر ،
R = مقاومت استاندارد

از آنجا که ما از مقاومت استاندارد استفاده می کنیم، مقاومت به طور دقیقی مشخص خواهد شد و ولتاژ روی مقاومت استاندارد با پتانسیومتر اندازه گیری می شود. مقدار محاسبه شده، مقدار دقیق جریان جاری از حلقه خواهد بود. سپس این مقدار محاسبه شده را با قرائت آمپرمتر مقایسه کنید تا صحت آمپرمتر را بررسی کنید. در صورت وجود هرگونه خطا، می توانیم تنظیمات لازم را برای آمپرمتر برای رفع خطا ها انجام دهیم.

کالیبراسیون وات متر با استفاده از پتانسیومتر

کالیبراسیون وات متر با استفاده از پتانسیومتر

همانطور که در بالا برای یک فرآیند دقیق کالیبراسیون ذکر شد، ما از دو منبع تغذیه ولتاژ DC پایدار مناسب به عنوان منبع استفاده خواهیم کرد. معمولاً منبع تغذیه ولتاژ پایین به صورت سری با سیم پیچ جریان یک وات متر و یک منبع ولتاژ متوسط ​​به سیم پیچ پتانسیل وات متر متصل می شود. از رئوستات در مدار بالا برای تنظیم مقدار جریان جاری شده از سیم پیچ جریان و پات های اصلاح شده در مدار پایین برای تنظیم ولتاژ سیم پیچ پتانسیل استفاده می شود.

همچنین پیشنهاد میکنم مقاله توان الکتریکی را نیز بخوانید.

همچنین، مقاومت استاندارد ‘R’ با مقدار مناسب و ظرفیت حمل جریان کافی به صورت سری با سیم پیچ جریان وات متر قرار می گیرد. این مقاومت استاندارد هنگامی که جریان در مدار سیم پیچ جریان جاری می شود، در آن افت ولتاژ ایجاد می کند.

پس از روشن شدن برق، دو قرائت ولتاژ ناشناخته بدست می آوریم، یکی در خروجی تقسیم ولتاژ و دیگری در برابر مقاومت استاندارد “R” است. حال اگر از پتانسیومتر برای اندازه گیری ولتاژ در مقاومت استاندارد استفاده شود، می توانیم از قانون اهم برای محاسبه جریان از طریق مقاومت استاندارد استفاده کنیم. از آنجا که سیم پیچ جریان با مقاومت استاندارد سری است، مقدار محاسبه شده نیز نمایانگر جریان سراسری سیم پیچ جریان است. به روش مشابه، برای بار دوم از پتانسیومتر برای اندازه گیری ولتاژ سیم پیچ پتانسیل وات متر استفاده کنید.

مطلب پیشنهادی:  اسیلاتور آرامش چگونه کار میکند؟ (نوسان ساز آرام با آپ امپ)

اکنون که جریان را از طریق سیم پیچ جریان و ولتاژ روی سیم پیچ پتانسیل را با استفاده از پتانسیومتر اندازه گیری کردیم، می توانیم توان را به صورت زیر محاسبه کنیم :

توان = ولتاژ خوانده شده * مقدار جریان

پس از محاسبه می توانیم این مقدار محاسبه شده را با قرائت وات متر مقایسه کنیم تا خطا ها را بررسی کنیم. پس از یافتن خطا ها، تنظیمات لازم را روی وات متر انجام دهید تا خطا ها را تنظیم کنید.

به این ترتیب می توان از پتانسیومتر برای کالیبراسیون ولت متر، آمپرمتر و وات متر استفاده کرد تا قرائت دقیقی را بدست آورد.

میخواهید برنامه نویسی STM32 را یاد بگیرید؟

دوره آموزش STM32

میخواهید الکترونیک را یاد بگیرید؟

دوره آموزش الکترونیک
دوره آموزش آردوینو

میخواهید آردوینو را به صورت پروژه محور یاد بگیرید؟ برای مشاهده توضیحات روی دوره مورد نظر کلیک کنید

محمد رحیمی

محمد رحیمی

محمد رحیمی هستم. سعی میکنم در آیرنکس مطالب مفید را قرار دهم. (در خصوص سوال در مورد این مطلب از قسمت نظرات همین مطلب اقدام کنید) سعی میکنم تمام نظرات را پاسخ دهم.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *