Měření na analogovém přístroji
Analogové přístroje sice, alespoň jak by se na první pohled zdálo, patří minulosti, ale přesto je stále dost aplikací, kde se s nimi setkáme. Neocenitelnou výhodou těchto přístrojů je např. aplikace, kde můžeme rychle vizuálně zjistit kvalitativní změnu měřené veličiny je díky pohledu na ručku (ručka stoupá resp. klesá) – na rozdíl od digitálního displeje s číslem, které se na něm zobrazuje.
Klasickým úskalím měření na analogovém přístroji je problém jediné stupnice pro několik rozsahů a tedy nutnost přepočítávání dílků stupnice na hodnotu měřené veličiny.
Volba rozsahu
Při volbě rozsahu u analogového přístroje postupujeme stejně, jako u každého jiného přístroje. Snad jen musíme dbát zvýšené opatrnosti pokud jde o možné přetížení vlivem špatného nastavení. Většina analogových přístrojů funguje na principu otočné cívky a příliš velký proud v této cívce může způsobit její přepálení. Zatímco digitální přístroje pracující na principu analogově-digitálního převodníku pracují spíše s napětím a jejich vstupní proud je malý. Díky tomu bývají na takové přetížení zpravidla méně náhlí, i když vždy záleží na konkrétním typu.
Při volbě rozsahu platí jednoduché pravidlo, vždy je dobré alespoň přibližně odhadnout velikost měřené veličiny. Rozsah pak pro začátek volíme větší. Snížit jej můžeme vždy.
Volba rozsahu pak u analogového přístroje ovlivní přepočet měřené hodnoty!!!
Počet dílků stupnice
Jak již bylo zmíněno, analogové přístroje využívají jednu stupnici pro několik rozsahů. Není tedy možné, aby hodnota zobrazená ručkou přístroje byla při každém rozsahu hodnotou měřenou. Vždy je třeba se podívat, kolik dílků má celá stupnice. Maximální výchylka ručky (maximální počet dílků na stupnici) pak odpovídá maximální hodnotě dané rozsahem.
- Např.:
- Nastavíme-li rozsah přístroje na 10 V a stupnice má 100 dílků, je jasné, že hodnotě 10 V odpovídá právě maximální výchylka na stupnici tj. 100 dílků.
Změnou rozsahu na 5 V odpovídá stejná výchylka na stupnici napětí polovičnímu.
Drobným úskalím některých přístrojů např. přístroje AVOmet je to, že na stupnici je sice brán maximální počet dílků 60, ale ve skutečnosti je za poslední označenou hodnotou ještě 5 dílků. Je to jako navíc pro drobné překročení maximální hodnoty (viz obr. 1). V takovém případě bereme jako maximální počet dílků počet posledních označených dílků – zde tedy pravdu 60 a nikoliv 65.
Nápovědou by nám měly být hodnoty rozsahů, které se u přístrojů volí tak, aby byly soudělné právě s hodnotou maximálního počtu dílků – zde např. 6 V, 12 V apod.
Odečítání ze stupnice
Odečtení hodnoty ze správné stupnice – je třeba dát pozor na záměnu stupnice pro stejnosměrný a střídavý rozsah – provádíme tak, abychom odečítali polohu rafičky při pohledu kolmo ke stupnici. K tomu slouží na stupnici zrcátko. Zavřeme jedno oko a díváme se do zrcátka tak, aby se obraz ručky v zrcátku dostal do zákrytu s ručkou reálnou. Ve chvíli, kdy k tomu dojde, díváme se na stupnici z kolmého směru.
Po odečtení hodnoty ze stupnice zapíšeme hodnotu, ale uvědomíme si, že jde o hodnotu v dílkách, a tedy nikoliv rovnou měřenou veličinu.
Přepočítání hodnoty
Hodnotu v dílkách musíme převést za pomocí maximálního počtu dílků stupnice a nastaveného rozsahu na aktuální hodnotu měřené veličiny.
Uveďme si tento postup raději na příkladu:
Na obrázku 2 vidíme měřenou hodnotu napětí na analogovém přístroji UNI-21.
V pravé dolní části vidíme, že zvolený rozsah je 25 V stejnosměrných. Naopak ze stupnice vidíme, že maximální počet dílků na stupnici je 100. Rafička ukazuje aktuální hodnotu 47 dílků.
R = 25 V – rozsah
D = 100 dílků – maximální počet dílků
d = 47 dílků – aktuální zobrazená hodnota
U = ? – měřené napětí
Platí-li, že maximálnímu napětí tj. 25 V odpovídá 100 dílků stupnice, odpovídá jednomu dílku setina z maximálního rozsahu, tedy 0,25 V.
Obecně tedy platí vzorec (1):
(1)
- Pozn.:
- Ke stejnému výsledku lze dojít i úvahou založenou na trojčlence. 😜
Vrátíme-li se k situaci zobrazené na obr. 2, dostáváme:
U = 11,75 V
Třída přesnosti a chyba měření
Každé měření je zatíženo určitou chybou. Zde jde o chybu určenou přesností daného měřicího přístroje, ale i chybou odečtu hodnoty ze stupnice.
- V případě odečítání hodnoty ze stupnice lze asi chybu odečtení určit jako polovinu jednoho dílku. Tedy v případě předešlého příkladu by šlo o chybu 0,125 V – polovina z 0,25 V.
- Samotnou přesnost přístroje však vystihuje tzv. třída přesnosti - je uvedena na stupnici měřícího přístroje. Udává v procentech chybovost měřícího přístroje. Jde o procenta z celého rozsahu. Např. Je-li třída přesnosti 2, znamená to 2 % z rozsahu např. při rozsahu 25 V je to chyba 0,5 V.
Jako chybu měření pak bereme tu větší hodnotu. V našem příkladu tedy ΔU = 0,5 V.
Také asi vidíme, že pokud měříme v první polovině rozsahu, je chyba dána třídou přesnosti větší, než kdybychom přepnuli na menší rozsah, kdy by výchylka byla v druhé polovině stupnice. Snažme se tedy vždy měřit na co nejmenším rozsahu. Pozor však na jeho překročení!
Zápis výsledku
Chceme-li nakonec prezentovat naměřenou hodnotu, je nutné zapsat jak naměřenou hodnotu tak i její chybu. Výsledek je pochopitelně nutné správně zaokrouhlit. Zde kupříkladu na jednu platnou číslici chyby měření.
Víme-li tedy, že: U = 11,75 V, ΔU = 0,5 V, bude výsledek ve tvaru:
U = (11,8 ± 0,5) V
Další materiály k tématu:
- Správné zaokrouhlování výsledků
- Trenažéry analogových přístrojů: