Μαθήματα:
- Γενικός
- Αναλογικός μετρητής
- Ψηφιακό πολύμετρο
- Αποφασιστικότητα
- Ρύθμιση εύρους μέτρησης
- Υπολογίστε το απόλυτο σφάλμα
- Υπολογίστε το σχετικό σφάλμα
- Μετρήστε με το πολύμετρο
- Μετρήστε με τον παλμογράφο
Γενικά:
Πολλά μετρώνται στην τεχνολογία. Αυτή η σελίδα εξετάζει τις μετρήσεις σχετικά με την τεχνολογία του αυτοκινήτου. Στην τεχνολογία της αυτοκινητοβιομηχανίας, οι μετρήσεις μπορούν να ληφθούν με πολλούς διαφορετικούς τρόπους, συγκεκριμένα κατά τη διάρκεια της ανάπτυξης, των δοκιμών, των διαδικασιών παρακολούθησης και της αντιμετώπισης προβλημάτων. Από τη στιγμή που κάποιος ξέρει πώς να μετράει, το μόνο που χρειάζεται είναι βιβλιογραφία (διαγράμματα ροής) για να καθορίσει πού να μετρήσει.
Ο πιο συχνά χρησιμοποιούμενος (ηλεκτρικός) εξοπλισμός μέτρησης στην τεχνολογία αυτοκινήτων είναι:
- Το πολύμετρο / αναλογικό μετρητή: Χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της τάσης (U), του ρεύματος (I) και της αντίστασης (R). Το ψηφιακό πολύμετρο θα εμφανίσει την τιμή στην οθόνη LCD και ο αναλογικός μετρητής θα χρησιμοποιήσει μια βελόνα για να υποδείξει τη μετρούμενη τιμή σε μια υποκείμενη κλίμακα.
- Ο παλμογράφος: Ο παλμογράφος μετρά τις τάσεις που μπορούν να καταγραφούν σε μια γραμμή χρόνου. Αυτό το χρονοδιάγραμμα μπορεί να οριστεί (αριθμός Volt στον άξονα Υ και η χρονική πορεία στον άξονα Χ).
Αναλογικός μετρητής:
Ο αναλογικός μετρητής (μετρητής κινούμενου πηνίου) αποτελείται από έναν μόνιμο μαγνήτη και ένα κινούμενο πηνίο. Το ρεύμα που διαρρέει το κινούμενο πηνίο προκαλεί ένα μαγνητικό πεδίο. Οι δυνάμεις που ασκεί το μαγνητικό πεδίο μεταξύ τους διασφαλίζουν ότι το κινούμενο πηνίο (με τον δείκτη τοποθετημένο πάνω του) περιστρέφεται. Όσο μεγαλύτερο είναι το ρεύμα (και επομένως το μαγνητικό πεδίο) τόσο περισσότερο θα κινείται ο δείκτης.
Πλεονεκτήματα σε σύγκριση με το ψηφιακό πολύμετρο:
- Φτηνός;
- Πιο ακριβής κάτω από 10 Hz (όχι πάνω).
Μειονεκτήματα:
- Πιο δύσκολο να διαβαστεί?
- Σχετικά αργό λόγω του κινούμενου δείκτη.
Ψηφιακό πολύμετρο:
Το ψηφιακό πολύμετρο αντικαθιστά τον αναλογικό μετρητή. Οι μετρητές αναπτύσσονται συνεχώς περαιτέρω (σε ακρίβεια, ταχύτητα και λειτουργίες). Το πολύμετρο περιέχει έναν μετατροπέα A/D. Το αναλογικό σήμα που μετράται υποβάλλεται σε επεξεργασία πρώτα πριν εμφανιστεί. Αυτή η λειτουργία εξαρτάται από την επιλεγμένη λειτουργία (βολτ, αμπέρ, ωμ, κ.λπ.) Το ψηφιοποιημένο σήμα αποστέλλεται στη συνέχεια στην οθόνη. Η ταχύτητα με την οποία συμβαίνει αυτό ονομάζεται «χρόνος απόκρισης», ο οποίος μπορεί να βρεθεί στις προδιαγραφές του μετρητή. Ο χρόνος απόκρισης (του μετατροπέα A/D) είναι ο χρόνος που απαιτείται για την καταγραφή μιας αλλαγής στο σήμα εισόδου. Όσο πιο ακριβός είναι ο μετρητής, τόσο χαμηλότερος θα είναι αυτός ο χρόνος απόκρισης.
Υπάρχουν ψηφιακά πολύμετρα με χειροκίνητη και αυτόματη ρύθμιση εύρους. Αυτό ρυθμίζει το εύρος μέτρησης. Το πολύμετρο στην παρακάτω εικόνα το κάνει αυτόματα. Το κεφάλαιο «Εύρος μέτρησης» περιγράφεται περαιτέρω σε αυτή τη σελίδα.
Ανάλυση:
Ο αριθμός των ψηφίων που εμφανίζονται από τα πολύμετρα καθορίζει την ανάλυση και επομένως την ακρίβεια ανάγνωσης του μετρητή. Η ανάλυση λοιπόν έχει να κάνει μόνο με την οθόνη και όχι με το εύρος μέτρησης. Υπάρχουν πολύμετρα 3½, 3¾ και 4½ ψηφίων. Όσο περισσότερα ψηφία μπορεί να εμφανίσει το πολύμετρο, τόσο περισσότεροι αριθμοί είναι δυνατοί (άρα πιο ακριβής μέτρηση).
3½ ψηφία:
Αυτό είναι ένα τυπικό πολύμετρο, το οποίο μπορεί να μετρήσει το μέγιστο 200 V με ακρίβεια στην περιοχή των 0,1 V. Εάν γίνει μια μέτρηση όπου η πραγματική τάση θα ήταν 22,66 V, ο μετρητής θα έδειχνε 22,6 V.
3¾ ψηφία:
Με αυτό το πολύμετρο η ανάλυση έχει αυξηθεί κατά 10 και με την ίδια μέτρηση (22,66 V με το πολύμετρο 3½ ψηφίων) θα δείχνει στην πραγματικότητα 22,66 V. Αυτό είναι ένα εκατοστό του βολτ περισσότερο (και επομένως πιο ακριβές).
4½ ψηφία:
Αυτό το πολύμετρο έχει ένα επιπλέον ψηφίο σε όλες τις περιοχές. Η ανάλυση αυξήθηκε ξανά κατά 10 φορές.
Ρύθμιση εύρους μέτρησης:
Το εύρος μέτρησης του πολύμετρου παρακάτω μπορεί να ρυθμιστεί χειροκίνητα. Αυτό είναι απαραίτητο για να έχετε το πιο ακριβές δυνατό αποτέλεσμα με κάθε μέτρηση. Κατά τη μέτρηση της τάσης της μπαταρίας, είναι καλύτερο να επιλέξετε την επιλογή 20 DCV. Η τάση της μπαταρίας θα υποδεικνύεται, για παράδειγμα, ως 12.41. Είναι καλύτερο να επιλέξετε ένα εύρος μέτρησης που θα είναι κάτω από το μέγιστο αποτέλεσμα μέτρησης. Η τάση της μπαταρίας δεν θα είναι ποτέ μεγαλύτερη από 99 βολτ. Εάν επιλέχθηκε μεγαλύτερη ανάλυση (200 DCV), η τάση της μπαταρίας θα εμφανιζόταν ως 12.4 (λιγότερο ακριβής). Αυτό έχει να κάνει με την ανάλυση:
| Εύρος: | Ανάλυση: |
| 200 mV | 0,1 mV |
| 2 V | 0,001V |
| 20 V | 0,01 V |
| 200 V | 0,1 V |
| 2000 V | 1 V |
Παραδείγματα αυτού του πίνακα:
- Κατά τη μέτρηση τάσης 100 Volt στην περιοχή 200 V, ο μετρητής θα δείχνει 100,1 V. Όταν αυτή η ίδια τάση μετρηθεί στην περιοχή των 2000 V, ο μετρητής θα δείχνει 100 V (λιγότερο ακριβής).
- Κατά τη μέτρηση τάσης 9,188 Volt στην περιοχή 2 V, ο μετρητής θα δείχνει 9,188 V. Όταν αυτή η ίδια τάση μετρηθεί στην περιοχή των 200 V, ο μετρητής θα δείχνει 9,2 V (στρογγυλεμένο, άρα λιγότερο ακριβές).
Επομένως, η πιο ακριβής μέτρηση εξαρτάται από το εύρος μέτρησης που έχει οριστεί και την ανάλυση της οθόνης. Σε οθόνες με χαμηλή ανάλυση, η πιο ακριβής τάση δεν μπορεί να εμφανιστεί με ακριβές εύρος μέτρησης.
Με το πολύμετρο που εμφανίζεται, το εύρος μέτρησης μπορεί να ρυθμιστεί μόνο χειροκίνητα. Τα πιο εκτεταμένα πολύμετρα έχουν ένα κουμπί "Autorange" όπου ο ίδιος ο μετρητής ορίζει το καλύτερο εύρος μέτρησης (με βάση τη δική του ανάλυση). Μόνο με απλά πολύμετρα είναι δυνατή μόνο η επιλογή της λειτουργίας Volt, Ampere (κ.λπ.) και το εύρος μέτρησης είναι συχνά 20 V ως τυπική (άρα με ανάλυση 0,01 V).
Ένα άλλο πρόβλημα είναι ότι υπάρχει πάντα μια απόκλιση στο μετρητή. Η απόκλιση είναι μεγαλύτερη όταν η ανάλυση είναι πολύ χαμηλή. Περισσότερα για αυτό στα επόμενα κεφάλαια «Απόλυτα και Σχετικά σφάλματα» πιο κάτω στη σελίδα.
Υπολογίστε το απόλυτο σφάλμα:
Κάθε πολύμετρο έχει μια συγκεκριμένη ακρίβεια. Αυτή η ακρίβεια βρίσκεται στις προδιαγραφές (στο εγχειρίδιο). Με αυτά τα δεδομένα μπορεί να υπολογιστεί η απόκλιση της μέτρησης. Δύο έννοιες μπορούν να υπολογιστούν. το «απόλυτο λάθος» και το «σχετικό σφάλμα». Το απόλυτο σφάλμα είναι η τάση σε Volt και το σχετικό σφάλμα υπολογίζεται σε ποσοστό.
Παράδειγμα:
Τάση (U) = 12,55 V
± (0,3% rdg + 1d)
rdg = ανάγνωση = η τιμή που διαβάζεται στην οθόνη (η μετρούμενη τιμή)
1d = 1 ψηφίο = η ανάλυση (στην περιοχή των 20 V, 1 ψηφίο αντιστοιχεί σε 0,01 V και στην περιοχή των 2 V σε 0,001 V).
Η πραγματική τάση είναι 12,55 Volt. Αυτό μετριέται στην περιοχή των 20 V.
0,3% rdg είναι 0,3% από 12,55 V = 0,038 V.
Στην περιοχή των 20 V, 1d = 0,01 V.
Το συνολικό απόλυτο σφάλμα είναι τότε: η ένδειξη + 1 ψηφίο = Απόλυτο σφάλμα. Σε αριθμούς: 0,038 + 0,01 = 0,048 V
Η τελική απάντηση με το απόλυτο λάθος είναι:
U = 12,55 ± 0,05 V.
Αυτό σημαίνει ότι η μέτρηση είναι κάπου μεταξύ 12,50 και 12,60 βολτ.
Τα φθηνά πολύμετρα έχουν συχνά μεγαλύτερη απόκλιση από τα ακριβότερα, με αποτέλεσμα το συνολικό απόλυτο σφάλμα να είναι και μεγαλύτερο. Αυτό αποδεικνύει τώρα ότι τα «φθηνά πολύμετρα» δεν μπορούν να κάνουν ακριβείς μετρήσεις.
Υπολογίστε το σχετικό σφάλμα:
Όταν το απόλυτο σφάλμα υπολογίζεται ως ποσοστό της τιμής ανάγνωσης, ονομάζεται σχετικό σφάλμα. Αυτό το σχετικό σφάλμα χρησιμοποιείται συνήθως κατά τη σύγκριση των μετρητών.
Το σχετικό σφάλμα για το προηγούμενο πολύμετρο είναι: συνολικό απόλυτο σφάλμα / (διαιρέστε με) την πραγματική τάση x (πολλαπλασιάστε με) 100% = το σχετικό σφάλμα.
Σε αριθμούς: U = 0,038 / 12,55 x 100 = 0,30%.
Η τελική απάντηση με το σχετικό σφάλμα είναι:
U = 12,55 ± 0,3%.
12,55 V μείον το 0,3% δίνει την απάντηση 12,50. Συν 0,3% είναι τότε 12,60. Αυτό είναι το ίδιο με αυτό που υπολογίστηκε με το απόλυτο σφάλμα, αλλά δηλώθηκε σε ποσοστά.
Μέτρηση με το πολύμετρο:
Η τάση, το ρεύμα και η αντίσταση μετρώνται διαφορετικά. Ο τρόπος σωστής μέτρησης με το πολύμετρο εξηγείται με παραδείγματα στη σελίδα μετρήστε με το πολύμετρο.
Μέτρηση με παλμογράφο:
Ένας παλμογράφος (σκόπιο για συντομία) είναι ένα γραφικό βολτόμετρο. Η τάση εμφανίζεται γραφικά ως συνάρτηση του χρόνου. Το πεδίο εφαρμογής είναι επίσης πολύ ακριβές. Ο χρόνος μπορεί να ρυθμιστεί τόσο μικρός ώστε τα σήματα από αισθητήρες όπως ο αισθητήρας λάμδα ή ενεργοποιητές όπως ένας εγχυτήρας να μπορούν να εμφανίζονται τέλεια.
Ο τρόπος με τον οποίο λαμβάνονται οι μετρήσεις με το πεδίο εφαρμογής εξηγείται στη σελίδα μετρήστε με τον παλμογράφο.
