Správne meranie napätia a prúdu
Meranie napätia
Pri meraní napätia je voltmetr pripojený priamo na svorky zdroja napätia. Ak sa napätie meria v obvode na rezistore alebo v zostave, musí byť voltmeter pripojený paralelne.
Merací prístroj zobrazuje hodnotu iba vtedy, keď ňou preteká prúd a zobrazené napätie sa generuje na jej vnútornom odpore. Tento vnútorný odpor predstavuje záťaž pre merané napätie. Čím je odpor meracieho mechanizmu menší, tým väčšia je chyba merania. (Pozri tiež: Poznámky k načítanému rozdeľovaču napätia).
Vnútorný odpor voltmetra R M je udávaný výrobcom v ohm/volt pre nastavený rozsah merania. Používa sa na výpočet maximálneho povoleného prúdu pri úplnom vychýlení. Ak merané napätie presahuje maximálny rozsah merania voltmetra, musí sa jeho rozsah rozšíriť o zodpovedajúci sériový odpor R V.
S bežnými multimetrami si už nemusíte robiť starosti a nevykonávať žiadne korekčné výpočty. Vykazujú konštantný veľmi vysoký vstupný odpor normálne 10 MΩ vo všetkých napäťových rozsahoch. Nasledujúce znázornenie sa naďalej uplatňuje na rozšírenie vnútorného meracieho rozsahu. Faktor n znamená rozšírenie rozsahu, s ktorým sa počíta požadovaná hodnota odporu predradníka.
Meranie prúdu
Meraný prúd musí tiecť cez ampérmeter a je v obvode obvodu. Vnútorný odpor ampérmetra je veľmi malý, takže obvod nie je negatívne ovplyvnený jeho ďalším odporom. Ampérmeter preto nikdy nesmie byť pripojený paralelne k meranému objektu, pretože potom s malým vnútorným odporom skratuje meraný objekt a napätie v meracom bode.
Ak je prúd, ktorý sa má merať, väčší ako maximálny prúd povolený pre úplné vychýlenie, je možné rozsah merania predĺžiť. K tomu je paralelne s meracím mechanizmom pripojený odpor. Prúd sa vydelí týmto bočníkom alebo odporom bočníka R N. Výpočet sa vykonáva uplatnením Ohmovho zákona na paralelné pripojenie. Faktor n označuje, ako sa má rozšíriť rozsah merania, aby nedošlo k preťaženiu ampérmetra.
Trieda kvality a ďalšie chyby merania
Žiadne meracie zariadenie neukazuje nameranú hodnotu s absolútnou presnosťou. Konštrukcia prístroja spôsobuje chybu zobrazenia. Výrobca to zohľadňuje stanovením triedy kvality. Ďalšie nepresnosti merania sú založené na osobnej chybe čítania. Poloha použitia prístroja, teplota okolia, frekvenčný rozsah a vonkajšie elektromagnetické polia môžu spôsobiť ďalšie nepresnosti merania.
Klasifikácia tried kvality označuje hodnotu chyby v percentách na základe celej stupnice. Priemyselné meracie prístroje majú triedu kvality 1 - 6 - 1,5 - 2,5 alebo 5 percent. Pre presné meracie prístroje sú hodnoty 0,1 - 0,2 alebo 0,5 percenta. Táto chybová hodnota je konštantná v celom rozsahu stupnice.
Aby chyba zariadenia nemohla príliš falšovať skutočnú nameranú hodnotu, malo by sa meranie robiť iba v hornom 2/3 rozsahu stupnice. Nasledujúci diagram zobrazuje percentuálnu chybu nameranej hodnoty ako funkciu rozsahu stupnice pre triedu kvality 5%. Ak sa týmto prístrojom meria 100 V v plnom rozsahu, skutočná hodnota môže byť medzi 95. 105 V. Pre 50 V displej naďalej platí nepresnosť ± 5 V. V pomere k nameranej hodnote však ide o chybu 10%. Nameraná hodnota 10 V má potom nepresnosť 50%, čo už nie je tolerovateľné.
Pre presnejšie merania v hornom rozsahu stupnice musí byť merací prístroj prepnutý na optimálny rozsah merania.
Chyby osobného čítania zostávajú malé, ak oči zameriavate kolmo na ukazovateľ. Ak je mierka uložená v zrkadle, ukazovateľ musí zodpovedať zrkadlovému obrazu. Všetky ostatné polohy čítania poskytujú hodnoty, ktoré sú príliš vysoké alebo príliš nízke kvôli paralaxe, posunu na škále mierka oko-ukazovateľ.
Simultánne meranie prúdu a napätia
Pre súčasné meranie prúdu a napätia v obvode musia byť splnené určité požiadavky, aby chyba merania zostala v rozsahu limitov chýb stanovených triedou kvality prístrojov. Chyby merania sú vysvetlené na nasledujúcich dvoch príkladoch zapojenia.
Správne meranie napätia
Ampérmeter je pripojený pred bodom pripojenia voltmetra. Relatívne veľký prúd I prúdi s nízkym až stredným odporom zaťaženia R. Poruchový prúd I F, ktorý vyžaduje voltmetr na zobrazenie, je v porovnaní s prúdom I malý kvôli vysokému vnútornému odporu R M. Nameraný celkový prúd I M je trochu príliš veľký. Pretože I F F cez voltmetr má silnejší vplyv na merací prúd I M, tým viac R a R M je rovnakých. Je potrebné poznamenať aktuálnu chybu. Ak sa má chyba merania zohľadniť výpočtom, je toto nastavenie merania najlepšie, pretože vnútorný odpor voltmetra je takmer vždy známy.
Správne meranie prúdu
Prúd prúdiaci v sériovom zapojení sa vždy zobrazuje správne. Voltmetr zaznamenáva celkové napätie paralelne s vnútorným odporom ampérmetra a odporom záťaže. Pri malej až strednej hodnote zaťaženia R preteká veľký prúd I a spôsobuje chybu napätia U F pri malom vnútornom odpore ampérmetra. Čím bližšie sa hodnota záťaže R blíži k vnútornému odporu ampérmetra, tým presnejšie možno odvodiť napätie pri záťažovom odpore z celkového napätia U.
Pri vysokej hodnote zaťaženia R preteká oveľa menší prúd I. Tento prúd vytvára pri rovnakom malom vnútornom odpore ampérmetra oveľa menšiu chybu napätia. Od U F R zostáva chyba napätia v medziach chyby voltmetra.
Napätia sa merajú vždy paralelne so zdrojom napätia.
Voltmeter by nemal na zdroj napätia nadmerne zaťažovať. Hodnota vnútorného odporu musí byť preto veľká.
Merací rozsah voltmetra sa rozširuje o sériový rezistor.
Ampérmeter je zapojený do série so spotrebičom a preteká ním celkový prúd.
Vnútorný odpor ampérmetra musí byť veľmi malý, aby čo najviac obmedzil celkový prúd.
Merací rozsah ampérmetra sa rozširuje o paralelný odpor, bočník.