Mælitæki

Viðfangsefni:

General
Analog mælir
Stafrænn margmælir
Ákveðni
Stilltu mælisvið
Reiknaðu algera villu
Reiknaðu hlutfallslega villu
Mældu með AVOmælinum
Mældu með sveiflusjánni

Almennt:
Margt mælist í tækni. Þessi síða fjallar um mælingar með tilliti til bílatækni. Í bílatækni er hægt að taka mælingar á marga mismunandi vegu, nefnilega við þróun, prófun, eftirlitsferli og bilanaleit. Þegar maður veit hvernig á að mæla er allt sem þarf er bókmenntir (flæðirit) til að ákvarða hvar á að mæla.

Algengustu (rafmagns) mælitækin í bílatækni eru:

Margmælirinn / hliðræni mælirinn: Þetta er notað til að mæla spennu (U), straum (I) og viðnám (R). Stafræni margmælirinn sýnir gildið á LCD-skjánum og hliðræni mælirinn mun nota nál til að gefa til kynna mælda gildið á undirliggjandi mælikvarða.
Sveiflusjáin: Sveiflusjáin mælir spennu sem hægt er að skrá á tímalínu. Hægt er að stilla þessa tímalínu (fjöldi volta á Y-ás og tímaferill á X-ás).

Analog mælir:
Hliðstæður mælirinn (hreyfandi spólumælir) samanstendur af varanlegum segul og hreyfispólu. Straumurinn sem flæðir í gegnum spóluna sem hreyfist veldur segulsviði. Kraftarnir sem segulsviðið beitir hvert á annað tryggja að spólan á hreyfingu (með bendilinn festur á honum) snýst. Því meiri sem straumurinn (og þar með segulsviðið) er því lengra færist bendillinn.

Kostir miðað við stafræna margmæli:

Ódýrt;
Nákvæmari undir 10 Hz (ekki yfir).

Gallar:

Erfiðara að lesa;
Tiltölulega hægt vegna hreyfingar bendills.

Stafrænn margmælir:
Stafræni margmælirinn kemur í staðinn fyrir hliðræna mælinn. Mælarnir eru stöðugt í frekari þróun (í nákvæmni, hraða og virkni). Margmælirinn inniheldur A/D breytir. Hliðstæða merkið sem verið er að mæla er fyrst unnið áður en það birtist. Þessi aðgerð fer eftir valinni aðgerð (volt, amper, ohm, osfrv.) Stafræna merkið er síðan sent á skjáinn. Hraðinn sem þetta gerist á er kallaður „viðbragðstími“ sem er að finna í forskriftum mælisins. Viðbragðstími (á A/D breytir) er tíminn sem þarf til að skrá breytingu á inntaksmerkinu. Því dýrari sem mælirinn er, því lægri verður þessi viðbragðstími.

Það eru stafrænir margmælar með handvirkri og sjálfvirkri sviðsstillingu. Þetta stillir mælisviðið. Margmælirinn á myndinni hér að neðan gerir þetta sjálfkrafa. Kaflanum „Mælisvið“ er lýst frekar á þessari síðu.

Upplausn:
Fjöldi tölustafa sem margmælar sýna ákvarðar upplausnina og þar af leiðandi nákvæmni mælisins. Upplausnin hefur því aðeins með skjáinn að gera en ekki mælisviðið. Það eru 3½, 3¾ og 4½ stafa margmælar. Því fleiri tölustafir sem margmælirinn getur sýnt, því fleiri tölur eru mögulegar (svo nákvæmari mælingar).

3½ tölustafur:
Þetta er venjulegur margmælir, sem getur að hámarki mælt 200 V nákvæmlega á 0,1 V sviðinu. Ef mæling er gerð þar sem raunveruleg spenna væri 22,66 V myndi mælirinn sýna 22,6 V.

3¾ tölustafir:
Með þessum margmæli hefur upplausnin aukist um stuðulinn 10 og með sömu mælingu (22,66 V með 3½ stafa margmælinum) mun hún í raun gefa til kynna 22,66 V. Það er einum hundraðasta úr volta meira (og því nákvæmara).

4½ tölustafur:
Þessi margmælir er með aukastaf á öllum sviðum. Upplausnin hefur aftur aukist um 10.

Stilltu mælisvið:
Mælisvið fjölmælisins hér að neðan er hægt að stilla handvirkt. Þetta er nauðsynlegt til að fá sem nákvæmasta niðurstöðu með hverri mælingu. Þegar rafhlöðuspennan er mæld er best að velja 20 DCV valkostinn. Rafhlöðuspennan verður til dæmis sýnd sem 12.41. Best er að velja mælisvið sem verður undir hámarks mæliniðurstöðu. Rafhlöðuspennan verður aldrei hærri en 99 volt. Ef stærri upplausn væri valin (af 200 DCV) væri rafhlöðuspennan sýnd sem 12.4 (minni nákvæmni). Þetta hefur með ályktunina að gera:

Svið:	Upplausn:
200 mV	0,1 mV
2 V	0,001V
20 V	0,01 V
200 V	0,1 V
2000 V	1 V

Dæmi um þessa töflu:

Þegar spenna er mæld 100 volt á 200 V sviðinu mun mælirinn lesa 100,1 V. Þegar þessi sama spenna er mæld á 2000 V sviðinu mun mælirinn lesa 100 V (minni nákvæmni).
Þegar spenna er mæld 9,188 volt á 2 V sviðinu mun mælirinn lesa 9,188 V. Þegar þessi sama spenna er mæld á 200 V sviðinu mun mælirinn lesa 9,2 V (ávalið, svo minna nákvæmt).

Nákvæmasta mælingin fer því eftir því hvaða mælisvið er stillt og upplausn skjásins. Á skjám með lágri upplausn er ekki hægt að sýna nákvæmustu spennuna með nákvæmu mælisviði.

Þegar margmælirinn er sýndur er aðeins hægt að stilla mælisviðið handvirkt. Umfangsmeiri margmælarnir eru með „Autorange“ hnapp þar sem mælirinn sjálfur stillir besta mælisviðið (byggt á eigin upplausn). Aðeins með einföldum margmælum er aðeins hægt að velja Volt, Ampere (o.s.frv.) ham og mælisviðið er oft 20 V sem staðalbúnaður (svo með upplausn upp á 0,01 V).
Annað vandamál er að það er alltaf frávik í mælinum. Frávikið er mest þegar upplausnin er of lág. Meira um þetta í eftirfarandi köflum „Alger og afstæð villur“ neðar á síðunni.

Reiknaðu algera villu:
Sérhver margmælir hefur ákveðna nákvæmni. Þessa nákvæmni er að finna í forskriftunum (í handbókinni). Með þessum gögnum er hægt að reikna út frávik mælingar. Hægt er að reikna út tvö hugtök; „alger villa“ og „afstæð villa“. Alger skekkjan er spennan í voltum og hlutfallsleg skekkjan er reiknuð í prósentum.

Dæmi:
Spenna (U) = 12,55 V
± (0,3% rdg + 1d)
rdg = lestur = gildið lesið á skjánum (mælt gildi)
1d = 1 tölustafur = upplausnin (á 20 V-sviðinu samsvarar 1 tölustafur 0,01 V og á 2 V-sviðinu 0,001 V).

Raunspenna er 12,55 volt. Þetta er mælt á 20 V sviðinu.
0,3% rdg er 0,3% af 12,55 V = 0,038 V.
Á 20 V sviðinu er 1d = 0,01 V.

Heildar alger villa er þá: lesturinn + 1 stafur = Alger villa. Í tölum: 0,038 + 0,01 = 0,048 V

Lokasvarið með algeru villunni er:
U = 12,55 ± 0,05 V.
Þetta þýðir að mælingin er einhvers staðar á milli 12,50 og 12,60 volt.

Ódýrir margmælar hafa oft meira frávik en þeir dýrari, þannig að heildarskekkjan er líka meiri. Þetta sannar nú að „ódýrir margmælar“ geta ekki gert nákvæmar mælingar.

Reiknaðu hlutfallslega villu:
Þegar algilda skekkjan er reiknuð sem hundraðshluti af aflesnu gildi, er það kallað hlutfallsleg villa. Þessi hlutfallslega villa er venjulega notuð þegar mælar eru bornir saman.

Hlutfallsleg villa fyrir fyrri margmæli er: heildaralvarleg villa / (deilt með) raunverulegri spennu x (margfaldaðu með) 100% = hlutfallsleg villa.
Í tölum: U = 0,038 / 12,55 x 100 = 0,30%.

Lokasvarið með hlutfallslegri villu er:
U = 12,55 ± 0,3%.

12,55 V mínus 0,3% gefur svarið 12,50. Plús 0,3% er þá 12,60. Þetta er það sama og reiknað var með algildri skekkju, en gefið upp í prósentum.

Mæling með margmælinum:
Spenna, straumur og viðnám eru öll mæld á mismunandi hátt. Hvernig á að mæla rétt með margmælinum er útskýrt með dæmum á síðunni mæla með margmælinum.

Mæling með sveiflusjá:
Oscilloscope (umfang í stuttu máli) er grafískur spennumælir. Spennan er sýnd á myndrænan hátt sem fall af tíma. Umfangið er líka mjög nákvæmt. Hægt er að stilla tímann svo lítið að merki frá skynjurum eins og lambdaskynjara eða stýrisbúnaði eins og inndælingartæki sé hægt að sýna fullkomlega.

Hvernig mælingar eru teknar með umfanginu er útskýrt á síðunni mæla með sveiflusjánni.