Измерение параметров микроамперметра

Ответить
Аватара пользователя
Jeer
Сообщения: 7
Зарегистрирован: 15 окт 2019, 15:47
Поблагодарили: 2 раза

Измерение параметров микроамперметра

Сообщение Jeer » 16 окт 2019, 10:23

Уровень: "Начинающие".

Не секрет, что аналоговые средства отображения (стрелочные приборы или их эмуляция на цифровых экранах),
дают больше информации о динамике процесса, чем цифровые средства отображения в виде чисел.
Радиолюбители это ценят, как и аудифилы - "теплый ламповый звук".
Иногда бывает так, что есть в наличии измерительная головка (обычно - микроамперметр),
но, судя по параметрам, она не совсем нас устраивает: указанная погрешность велика, или типовое положение головки не устраивает (рекомендовано - горизонтальное, а мы хотим ее вертикально установить).

Что можно,относительно просто измерить, имея современные цифровые средства измерений?
- ток полного отклонения;
- омическое сопротивление;
- индуктивность.

Однако, это не дает нам ответ на главный вопрос - какова линейность показаний?

Выход только один - провести серию измерений по регистрации тока отклонения, напряжения на головке от установки заданного числа по шкале измерений головки.

Пример:
В качестве "подопытного кролика" возьмем головку от авометра Ц20-05.
На шкале прибора мы видим значок 4.0 V,A - это означает класс точности, т.е. погрешность 4 %.
Это, много, в общем-то, а какова реальная погрешность?
Для начала измеряем ток полного отклонения при горизонтальном и вертикальном положениях:
- Ihmax = 150.0 [uA]; (идеально)
- Ivmax = 151.9 [uA].

Как видим, погрешность составляет +1.27%.
Может это и неплохо, но погрешность визуального считывания значения параметра со шкалы аналогового прибора составляет
половину деления, т.е. 100*0.5/50 = 1%. Вот к этой погрешности и хочется стремиться.
Условно, принимаем всю шкалу 10 [V] за 100 делений - для удобства.

Сопротивление и индуктивность головки от положения не зависят: Rin = 495.0 [Ohm]; Lin = 2.40 [mH].
Точнее, сопротивление - точно не зависит, а вот индуктивность - может, но очень слабо.
Впрочем, в данном случаем, индуктивность нас не интересует, т.к. все измерения выполняются на постоянном токе.

Затем проводим серию измерений тока через головку и напряжения на головке, устанавливая с помощью источника тока положение по шкале 0..100 с числом делений 100. Контроль точной установки на деление выполняем наблюдением через лупу.

Выполняем две серии измерений при положении головки горизонтальное (рекомендовано) и вертикальное (хочется).

Далее, проводим сравнение серий измерений и приводим их к сравнению между собой, посредством приведения показаний к максимальному току отклонения, равному 150 [uA] - типовому для данной головки.
В результате получаем два уравнения зависимости тока от напряжения, привязанных к общей шкале делений прибора.
Горизонтальное положение:
I, [uA] = B1 * U, [mV]; B1 = 2.05750;
Вертикальное положение:
I, [uA] = B2 * U, [mV]; B2 = 2.02977;
(использован soft Table Curve 2D)

Строим график погрешности токов (разница между токами) относительно шкалы делений 0..100 для двух положений головки.
Итог:
1. Общая погрешность токов отклонения между собой при горизонтальном и вертикальном положениях не превышает 0.8 uA, что
составляет 0.533% от полной шкалы. Прекрасно!
2. Получены два уравнения взаимосвязи тока и напряжения на головке для двух ее положений, что позволяет компенсировать
погрешность, путем ввода того или иного коэффициента преобразования B1 или B2 в измерительную часть.
3. Компенсация погрешностей сведена к линейной, поэтому не требуются нелинейные схемы компенсации.

Средства измерений:
1. Вольтметр 5 дес. знаков, разрешение 100 [uV]. Поверен на калибраторе AD584.
2. Микроамперметр (мультиметр OWON18B). Разрешение 0.1 [uA]. Заявленная погрешность по току не более 0.8%
В результате поверки, выполненной на основе калибратора AD584 и прецизионных резисторах С5-61 класса 0.05%, расчетная
погрешность измерения тока мультиметром OW18B в интересующем нас диапазоне токов составила не более 0.1% от шкалы 150 [uA].
3. Источник тока в диапазоне (10 uA.. 1 mA) - самодельный, на основе TL431. Три регулирующих резистора (220k, 270k, 4.7k) обеспечивают необходимую плавность и точность установки тока. Поскольку время измерения не превышает 5 сек после установки тока, то дрейф источника тока практически отсутствует. Питание от аккумулятора 12V GS1.2-12 (свинцовый, гелевый).
Вложения
Погрешность токов [uA] отклонения головки при двух положениях (горизонтальном и вертикальном)
Погрешность токов [uA] отклонения головки при двух положениях (горизонтальном и вертикальном)
Головка Ц20-05.
Головка Ц20-05.
Мультиметр OW18B.
Мультиметр OW18B.
current_source.png
Схема источника тока 10..400 uA.
(4.74 КБ) 124 скачивания
Вольтметр постоянного тока 5 dig. (0..30V). Разрешение 100 uV.
Вольтметр постоянного тока 5 dig. (0..30V). Разрешение 100 uV.
«Ab ovo»

Ответить

Вернуться в «Измерения, приборы и софт»