Předměty:
- obecný
- Analogový měřič
- Digitální multimetr
- Rezoluce
- Nastavte rozsah měření
- Vypočítejte absolutní chybu
- Vypočítejte relativní chybu
- Změřte multimetrem
- Změřte osciloskopem
Obecné:
Hodně se měří v technologii. Tato stránka pojednává o měření s ohledem na automobilovou techniku. V automobilové technice lze měření provádět mnoha různými způsoby, zejména během vývoje, testování, monitorování procesů a odstraňování problémů. Jakmile člověk ví, jak měřit, stačí mu literatura (vývojové diagramy), aby se určilo, kde měřit.
Nejčastěji používaná (elektrická) měřicí zařízení v automobilové technice jsou:
- Multimetr / analogový měřič: Používá se k měření napětí (U), proudu (I) a odporu (R). Digitální multimetr zobrazí hodnotu na LCD obrazovce a analogový měřič použije jehlu k indikaci naměřené hodnoty na spodní stupnici.
- Osciloskop: Osciloskop měří napětí, která lze zaznamenat v časové ose. Tuto časovou osu lze nastavit (počet Voltů na ose Y a časový průběh na ose X).
Analogový měřič:
Analogový měřič (moving coil meter) se skládá z permanentního magnetu a pohyblivé cívky. Proud procházející pohybující se cívkou způsobuje magnetické pole. Síly, kterými na sebe magnetické pole působí, zajišťují, že se pohyblivá cívka (s nasazeným ukazatelem) otáčí. Čím větší je proud (a tedy i magnetické pole), tím dále se ukazatel posune.
Výhody oproti digitálnímu multimetru:
- Levný;
- Přesnější pod 10 Hz (ne výše).
Nevýhody:
- Obtížnější na čtení;
- Relativně pomalé díky pohyblivému ukazateli.
Digitální multimetr:
Digitální multimetr je náhradou za analogový měřič. Měřidla jsou neustále dále vyvíjena (přesnost, rychlost a funkce). Multimetr obsahuje A/D převodník. Měřený analogový signál je před zobrazením nejprve zpracován. Tato operace závisí na zvolené funkci (volt, ampér, ohm atd.) Digitalizovaný signál je poté odeslán na displej. Rychlost, s jakou k tomu dojde, se nazývá „doba odezvy“, kterou lze nalézt ve specifikacích měřiče. Doba odezvy (A/D převodníku) je doba potřebná k zaregistrování změny vstupního signálu. Čím dražší měřič je, tím kratší bude doba odezvy.
Existují digitální multimetry s manuálním a automatickým nastavením rozsahu. Tím se nastaví rozsah měření. Multimetr na obrázku níže to dělá automaticky. Kapitola „Rozsah měření“ je popsána dále na této stránce.
Rozlišení:
Počet číslic zobrazených multimetry určuje rozlišení a tím i přesnost odečítání měřiče. Rozlišení tedy souvisí pouze s obrazovkou a ne s rozsahem měření. Existují 3½, 3¾ a 4½ místné multimetry. Čím více číslic může multimetr zobrazit, tím více čísel je možných (takže přesnější měření).
3½ číslice:
Jedná se o standardní multimetr, který dokáže měřit maximálně 200 V přesně v rozsahu 0,1 V. Pokud by bylo provedeno měření, kde by skutečné napětí bylo 22,66 V, měřič by ukazoval 22,6 V.
3¾ číslice:
U tohoto multimetru se rozlišení zvýšilo faktorem 10 a se stejným měřením (22,66 V s 3½místným multimetrem) bude ve skutečnosti ukazovat 22,66 V. To je o setinu voltu více (a tedy přesnější).
4½ číslice:
Tento multimetr má navíc číslici ve všech rozsazích. Rozlišení se opět zvýšilo o faktor 10.
Nastavte rozsah měření:
Rozsah měření níže uvedeného multimetru lze nastavit ručně. To je nezbytné pro získání co nejpřesnějšího výsledku při každém měření. Při měření napětí baterie je nejlepší zvolit variantu 20 DCV. Napětí baterie bude indikováno například jako 12.41. Nejlepší je zvolit rozsah měření, který bude pod maximálním výsledkem měření. Napětí baterie nebude nikdy vyšší než 99 voltů. Pokud by bylo zvoleno větší rozlišení (200 DCV), napětí baterie by bylo indikováno jako 12.4 (méně přesné). To souvisí s rozlišením:
| Rozsah: | Rozlišení: |
| 200 mV | 0,1 mV |
| 2 V | 0,001V |
| 20 V | 0,01 V |
| 200 V | 0,1 V |
| 2000 V | 1 V |
Příklady této tabulky:
- Při měření napětí 100 V v rozsahu 200 V bude měřič ukazovat 100,1 V. Když je toto stejné napětí měřeno v rozsahu 2000 V, bude měřič ukazovat 100 V (méně přesné).
- Při měření napětí 9,188 V v rozsahu 2 V bude měřič ukazovat 9,188 V. Když je stejné napětí měřeno v rozsahu 200 V, bude měřič ukazovat 9,2 V (zaokrouhleno, takže méně přesné).
Nejpřesnější měření tedy závisí na nastaveném rozsahu měření a rozlišení obrazovky. Na obrazovkách s nízkým rozlišením nelze zobrazit nejpřesnější napětí s přesným rozsahem měření.
U zobrazeného multimetru lze rozsah měření nastavit pouze ručně. Rozsáhlejší multimetry mají tlačítko „Autorange“, kde si přístroj sám nastaví nejlepší měřicí rozsah (na základě vlastního rozlišení). Pouze u jednoduchých multimetrů je možné zvolit pouze režim Volt, Ampere (atd.) a měřící rozsah je často standardně 20 V (takže s rozlišením 0,01 V).
Dalším problémem je, že v měřiči je vždy odchylka. Odchylka je největší, když je rozlišení nastaveno příliš nízko. Více o tom v následujících kapitolách „Absolutní a relativní chyby“ dále na stránce.
Vypočítejte absolutní chybu:
Každý multimetr má určitou přesnost. Tuto přesnost lze nalézt ve specifikacích (v návodu). Z těchto údajů lze vypočítat odchylku měření. Lze vypočítat dva pojmy; „absolutní chyba“ a „relativní chyba“. Absolutní chyba je napětí ve voltech a relativní chyba se vypočítává v procentech.
Příklad:
Napětí (U) = 12,55 V
± (0,3% rdg + 1d)
rdg = čtení = hodnota načtená na displeji (naměřená hodnota)
1d = 1 číslice = rozlišení (v rozsahu 20 V odpovídá 1 číslici 0,01 V a v rozsahu 2 V 0,001 V).
Skutečné napětí je 12,55 V. To se měří v rozsahu 20 V.
0,3 % rdg je 0,3 % z 12,55 V = 0,038 V.
V rozsahu 20 V je 1d = 0,01 V.
Celková absolutní chyba je pak: odečet + 1 číslice = absolutní chyba. V číslech: 0,038 + 0,01 = 0,048 V
Konečná odpověď s absolutní chybou je:
U = 12,55 ± 0,05 V.
To znamená, že měření je někde mezi 12,50 a 12,60 volty.
Levné multimetry mají často větší odchylku než ty dražší, takže i celková absolutní chyba je větší. To nyní dokazuje, že „levné multimetry“ nemohou provádět přesná měření.
Vypočítejte relativní chybu:
Když se absolutní chyba vypočítá jako procento načtené hodnoty, nazývá se relativní chyba. Tato relativní chyba se obvykle používá při porovnávání měřičů.
Relativní chyba pro předchozí multimetr je: celková absolutní chyba / (děleno) skutečným napětím x (násobit) 100 % = relativní chyba.
V číslech: U = 0,038 / 12,55 x 100 = 0,30 %.
Konečná odpověď s relativní chybou je:
U = 12,55 ± 0,3 %.
12,55 V mínus 0,3 % dává odpověď 12,50. Plus 0,3 % je pak 12,60. To je stejné jako to, co bylo vypočteno s absolutní chybou, ale uvedeno v procentech.
Měření multimetrem:
Napětí, proud a odpor se měří odlišně. Jak správně měřit pomocí multimetru je vysvětleno na příkladech na stránce měřit multimetrem.
Měření pomocí osciloskopu:
Osciloskop (zkráceně osciloskop) je grafický voltmetr. Napětí se zobrazuje graficky jako funkce času. Rozsah je také velmi přesný. Čas lze nastavit tak malý, že signály ze senzorů, jako je lambda sonda nebo akční členy, jako je injektor, mohou být perfektně zobrazeny.
Na stránce je vysvětleno, jak se provádějí měření s dalekohledem měřit osciloskopem.
