editor thumb

APARATE DE MASURA & FLUKE 233

autor:Infoelectronica copy:Infoelectronica sursa:interna contact:infoelectronica@gmail.com
         

APARATE DE MASURA  &

FLUKE 233 (DISPLAY DETASABIL)

 

Pana la display-ul detasabil a lui FLUKE 233 am prezentat notiuni ce ar trebui sa fie cunoscute de cei care utilizeaza aparate de acest gen. Introducerea are si avantajul ca permite realizarea unei comparatii ... utila pentru o apreciere. Masura in care este practic un multimetru caruia poti sa-i detasezi displayul de corpul aparatului este evident. Flexibilitatea in lucru este deosebita.

 

APARATE DE MASURA

Introducere

In aproximativ o suta de ani instrumentele electrice de masura au fost perfectionate, modificate, suficient de mult ca un display detasabil sa-si faca aparitia. De la indicatoarele cu ac (Fig.2, Fig.3,Fig.4) s-a trecut la afisajul numeric (Fig.6). Au fost si mai sunt instrumente ce au pe langa afisajul clasic cu ac si unul digital (Fig.9).

 

 

                                             Fig.1

                          Fig.2

 

                             Fig.3

                                 Fig.4

Afisajul numeric a inceput utilizand tuburile cu descarcare in gaze, NIXIE (Fig.5, Fig.6) urmat de diode electrolumimiscente, LED  (Fig.7) si cristalele lichide (Fig.8) - ca citire directa.

                           Fig.5

                               Fig.6

 

 

                      Fig.7

                     Fig.8

 

                Fig.9

Pentru citirea cat mai corecta a valorilor masurate instrumentele cu ac trebuie sa elimine si eroarea de paralaxa. Eroarea se corecteaza prin introducerea unei oglinzi in acelasi plan cu scala. In acest mod se permite vizualizarea acului pe doua plane paralele, deci avem posibilitatea suprapunereii vizuale a acului real peste imaginea sa din oglinda. Citirea este corecta cand acul real se suprapune peste imaginea sa din oglinda.Oglinda se poate remarca sub gradatia verde (Fig.10).

 

                             Fig.10

„Este interesant de mentionat ca desi fenomenul fizic care sta la baza cristalelor lichide si anume starea mezomorfa se cunoaste inca din anul 1888 realizarile practice au inceput din anul 1968, datorita posibilitatilor tehnologiei actuale”. Sunt instrumente ce afiseaza rezultatul masurat in forma analogica cu  „ac” virtual, realizat pe cristale lichide.

Primele instrumente masurau curentul, tensiunea si rezistenta, de unde a derivat si denumirea de AVO-metru.

Aparatele de generatie mai recenta au primit denumirea de multimetre digitale DMM (Digital Multimeter) si pot masura cu precizie destul de ridicata: tensiuni, curenti, rezistente, frecventa, factorul de umplere, putere, temperatura, umiditatea, caracteristicile anumitor dispozitive etc. Majoritatea instrumentelor de masura moderne se pot conecta la PC iar citirea valorilor masurate se face si de pe monitor (Fig.11). Setarea (instrumentului) permite ca citirea sa fie facuta numeric, analogic sau in ambele modalitati.

Daca luam ca referinta, pentru o statistica, multimetrele prezentate in cataloagele cunoscutei firme germane Conrad, vom vedea un raport intre aparatele de masura cu afisaj digital si cel analogic de aproximativ 4 (4.23) . Numarul aparatelor cu afisaj numeric variaza intre 14 si 40 iar cele analogice intre 5 si 8.  Au fost numarate multimetre (incluzand clesti de curent si punti RLC) nu si aparate cu afisaj grafic. Statistica este intre 1985-2005. 

A masura, inseamna a  efectua o experienta in care comparam o marime M cu o alta marime u, de aceeasi natura (de aceeasi specie) cu cea dintai, luata ca unitate. Prin actul masurarii se stabileste o aplicatie de la o specie de marimi X, la multimea numerelor reale R - mai rar la R2. Altfel spus, se stabileste o relatie intre valoarea unei marimi si un numar real.

Raportul - stabilit experimental - dintre o marime de masurat M, care exista independent de noi, si o unitate u, care care este aleasa de noi pentru acea marime, reprezinta rezultatul masuratorii: M/u = N.

                                            Fig.11

Afisarea datelor la instrumentele de masura utilizate in tehnologia SMD se face, pe un display LCD, si in forma grafica (Fig.12, Fig.13 si Fig.14).          

                                                  Fig.12     

 

                  Fig.13

 

                                    Fig.14

 

Notiuni

Rezolutia este cea mai mica variatie a masurandului ce poate fi pusa in evidenta la iesirea aparatului. In cazul aparatelor numerice rezolutia este data de o unitate a ultimului rang zecimal (un bit). Rezolutia se exprima in unitati ale marimii masurate.

Sensibilitatea este raportul intre variatia marimii de iesire si cea a masurandului.

Pragul de sensibilitate este cea mai mica variatie a masurandului ce poate vi masurata.

Precizia este calitatea aparatului de a da indicatii cat mai apropiate de valoarea reala a masurandului.

Clasa de precizie se poate definii ca eroarea maxima raportata in procente la intervalul de masura.

Finetea este proprietatea aparatului de masura de a perturba cat mai putin masurandul.

Repetabilitatea este proprietatea aparatului de masura de a da valori cat mai apropiate la repetarea aceleiasi masuratori.

 

Valoarea efectiva a unei tensiuni alternative este echivalata cu valoarea unei tensiuni continue care dezvolta aceeasi caldura intr-o sarcina rezistiva.

Expresia valorii efective Vef a unei tensiuni v(t), ce variaza periodic in timp, cu perioada T.

Unde: vi(t) este valoarea instantanee a tensiunii v(t). Valoarea efectiva apare astfel ca radical din media patratelor valorilor instantanee, medierea efectuandu-se pe o perioada T a semnalului de o forma oarecare.

In cazul unui semnal de forma sinusoidala :

Valoarea efectiva este:

sau:

 

Valoarea medie a unei tensiuni alternative este media valorilor instantanee pe durata unei perioade.

In cazul unui semnal sinusoidal, valoarea medie pe un numar intreg de perioade este nula datorita simetriei semnalului.

Valoarea medie a unei semialternante este egala cu:

In cazul semnalelor sinusoidale intre cele doua valori - efective si medii – exista relatia:

care este factorul de forma.

 

                                       Fig.15

 

 Pentru alte forme de unda avem valorile :

- dreptunghi: valoarea medie absoluta = Vmax; valoarea efectiva = Vmax; factorul de forma = 1;

- triunghi: valoarea media absoluta = 0.5000 x Vmax; valoarea efectiva = 0.5774 x Vmax; factorul de forma = 1.1547;

- dinte de ferastrau: valoarea medie absoluta = 0.5000 x Vmax; valoarea efectiva = 0.5774 x Vmax; factor de forma = 1.1547;

 

Instrumentele de generatie mai veche masurau cu exactitate numai marimile (U,I) cu forma de unda sinusoidala si frecventa constanta (de regula 50 Hz). Pentru alte forme de unda decat cea sinusoidala aparatele nu mai indica valoarea RMS reala. Daca semnalul ce se masoara are si o componenta continua, valoarea afisata nu va fi cea corecta. Majoritatea instrumentelor digitale rezolva deja aceasta problema. Valoarea afisata este cea reala pentru diferite forme de unda, factorul de umplere diferit si prezenta componentei continue.

Cu multimetre diferite (uzuale) am masurat o tensiune la care a fost modificata frecventa si forma de unda (mentinand constanta tensiunea Vvv). Mai precis, la un generator ce a pastrat tensiunea la iesire constanta (urmarita pe osciloscop) de 3 Vvv, am modificat valoarea frecventei (50 Hz ,1 kHz) si forma de unda (sinus, dreptunghiular), am masurat-o de fiecare data cu alt instrument. Rezultatele masuratorilor sunt trecute in tabelul de jos (Fig.16).

                                Fig.16

 

Instrumente

1) Instrumente analogice

Avometru (Fig.17)

"Avometru (ampervoltohmetrul) este un aparat universal pentru masurarea curentului, tensiunii si rezistentei.

In schema de mai jos se foloseste un miliampermetru de tip magnetoelectric de 1 mA. Voltmetrul echipat cu acest instrument de masura are o rezistenta interna de 100 Ohm/V.

Pentru Ohmetru sunt prevazute doua scari: una pana la 10 kOhm si alta pina la 100 kOhm. Limitele de masurare pentru celelalte scari sunt indicate pe schema.


                                       Fig.17

 

Aparat pentru masurarea inductantelor si capacitatilor

Aparatul din Fig.18  permite masurarea inductantelor pana la 3 mH si a capacitatilor pana la 0.1 uF.

Circuitului in care este introdusa capacitatea necunoscuta C sau inductanta de masurat L i se aplica oscilatii de frecvente intre 1600 si 6000 kHz, generate de partea trioda a tubului 6G7. Rezonanta este indicata de ingustarea sectorului umbril al tubului 6E5C.

                                     Fig.18

Scara condensatorului variabil C (20-700 pF) se gradeaza direct in valori L si C, cu ajutorul unor piese etalon ce se conecteaza in acest scop in locul lui Lx si Cx.

La masurarea capacitatilor, comutatorul  limitelor de masura se aseaza in pozitiile: 1 (pana la 1000 pF), 2 (pana la 10000 pF) sau 3 (pana la 0.1 uF); pentru masurarea inductantelor se folosesc pozitiile: 4 (10, uH-3 mH), 5 (1-300 uH) si 6 (sub 1 uH).

Ampermetru cu tranzistoare

Aparatul din Fig.19 permite masurarea tensiunilor continue si alternative de joasa frecventa pana la 1000 V, avand o rezistenta interna mare (100 kOhm/V), masurarea curentilor continui si alternativi pana la 1A si a rezistentelor pana la 10 MOhmi.

Schema aparatului este in punte, bratele fiind formate din rezistentele R17, R18  si portiunile colector -emitor ale tranzistoarelor T1 si T2. Pentru orice gen de masurare are loc modificarea rezistentei tranzistoarelor si echilibrul puntii se strica.Tensiunea care apare la iesire se masoara cu un microampermetru cu sensibilitatea de 200 - 3000 uA.

Echilibrul puntii se realizeaza prin egalizarea curentilor de colector la ambele tranzistoare, cu ajutorul potentiometrului R16. Sensibilitatea puntii se regleaza cu potentiometrul R19, a carui valoare se alege astfel incat aplicand la intrare o tensiune continua de 100 V acul galvanometrului sa se aseze in dreptul gradatiei corespunzatoare a cadranului.

                                      Fig.19

Etalonarea aparatului pentru masurarea tensiunilor alternative se face cu ajutorul potentiometrului R21, iar reglarea la zero a ohmmetrului, cu ajutorul potentiometrului R20.

Aparat de masura universal

Aparatul (Fig.20) permite masurarea:

1. tensiunilor continue pana la 3000 V (pe scari de 3, 10, 30, 100, 300, 1000, 3000 V); in acest caz rezistenta de intrare este de 11 MOhmi. Folosind o rezistenta aditionala exterioara de 90 MOhmi, limita de masurare se poate extinde pana la 30 KV.

2. tensiunilor alternative de joasa frecventa pana la 300 V (limitele de masurare sunt aceleasi  ca si pentru tensiuni continue).

3. tensiunilor mici de audiofrecventa pana la 20kHz (pe scarile de 30, 100, 300, si 1000 mV).

4. tensiunilor alternative de frecveta mai ridicata pana la 70 MHz ( pe scarile de 3, 10, 30, 100, si 300 V).

5. rezistentelor intre 1 Ohm si 100 MOhmi.

6. inductantelor intre 10 mH si 100 H.

7. capacitatilor intre 100 pF si 1000 uF.

8. curentului continuu pana la 1 A (pe scarile de 0.3; 1; 30; 100 si 1000 mA).

                                   Fig.20

Pentru masurarea rezistentelor se regleaza puntea la zero cu intrarea in scurtcircuit, iar apoi cu intrarea in gol se aduce acul microampermetrului la limita superioara a cadranului, cu ajutorul rezistentei R9. Dupa aceasta se conecteaza rezistenta Rx si se masoara caderea de tensiune pe ea. Precizia masurarii depinde de precizia cu care s-au ales rezistentele etalon R1-R7. Alimentarea circuitului ohmetrului se face cu ajutorul diodelor D1 si D2.

Pentru masurarea inductantelor si a capacitatilor se foloseste acelasi principiu, dar la intrare se aplica o tensiune alternativa (3 Vvv si 50 Hz), iar pozitia de zero a puntii se regleaza cu potentiometrul R15.

Pentru reglajul sensibilitatii puntii se foloseste potentiometrul R16, cu ajutorul caruia acul microampermetrului se poate aduce la indicatia maxima atunci cand la intrarea voltmetrului se aplica o tensiune continua de 3V. Valorile rezistentelor R17-R21 se aleg pentru scarile corespunzatoare de tensiune alternativa."

 2) Instrumente digitale

Cum este realizat multimetru DT830, un aparat uzual, se poate vedea foarte bine in figurile de mai jos. Partea mecanica ce genereaza probleme la un instrument de acest gen este rotactorul, fiind cel mai supus uzurii Contactele realizate de rotactor -prin intermediul unor lamele- pe cablajul imprimat (Fig.23 dreapta) uzeaza inclusiv traseele acestuia.                                                                               

               Fig.21

                                   Fig.22

                                       Fig.23

 

Multimetrul MY-68, Fig.24, este un instrument de masura electronic relativ complex, schema lui electrica se pot vedea in Fig.25.

 

                                 Fig.24

 

 

                                      Fig.25

Instrumentul masoara cu precizie suficient de ridicata marimi ca: tensiune, curent, frecvente,rezistenta, capacitati, diode,tranzistoare, are Auto Range, protectie de domenii, LCD cu bargraph, data hold, auto power -off..

 

Schema unui alt instrument de masura cu auto range este aratata in figurile de mai jos (schema intregului echipament,Fig.26, schema bloc,Fig.27, schema divizorului comandat din circuitul de intrare,Fig.28, schema circuitului redresor,Fig.29).  Se poate vedea ca intregul aparat este practic comandat pe circuitul ICL7103A. Circuitul de auto range se realizeaza prin ichiderea si deschiderea microreleelor de la intrare (Fig.26,Fig.28) comandate de IC 74196.

Tensiunea alternativa de la intrare este redresata cu amplificatorul operational  741 (Fig.29). Redresarea lucreaza liniar pana la valori de MHz.

                                  Fig.26

                                    Fig.27

                   Fig.28

                      Fig.29

                     Fig.30

 

In masuratori cat mai exacte se folosesc integrate specializate ce realizeaza conversia intre valoarea reala a formei (oricarei) de unda si tensiunea continua (RMS - DC), (Fig.31,Fig.32). 

 

                     Fig.31

 

                         Fig.32

 

 

 

MULTIMETRUL FLUKE 233

Schimbarile care le consider importante la aparatele de masura (cele mai utilizate)sunt:
- afisajul digital;
- protectia pe domeniile de masura;
- auto-ranges;
- conectarea la PC (memorare date, forme de afisare diferta -inclusiv cea grafica).

In acest gen de "modernizari" putem include detasarea afisajului de corpul instrumentului.

Fluke este prima firma ce a lansat un instrument de acest tip (Fig.33 si Fig.34).

Consider: fiabilitatea, robustetea, clasa de precizie, designul, marimile ce pot fi masurate, numarul functiilor (MIN,MAX,HOLD,etc), displayul cu afisaj grafic, etc, „alte facilitati”.

 

 

                    Fig.33

 

 

            Fig.34

 

Indepartarea afisasului de corpul instrumentului si pastrarea unei legaturi numai prin radio intre acestea este, clar , o consecinta a tehnilogiei wireless. Flexibilitatea in lucru ce o permite aceasta functie este deosebita.
 

Acum se pot realiza legaturile fara erori la receptie sau transmisie iar rezultatele transmise sunt corecte la afisare. Sunt eliminate problemele de interferenta, raport semnal/zgomot mic, etc. Daca totusi apar probleme la transmisia radio, in cazul lui Fluke 233, pe display va scrie: „rF Err”. Alte tipuri de erori se vad in Fig.35.

                                     Fig.35

Transmisia se face in banda publica de 2.4 GHz  (2.4 - 2.4835 GHz).
Modul cum este gestionat spectrul se vede in Fig.36.

                            Fig.36

Aparatul a fost testat langa emitatoare radio de putere. Nu au aparaut probleme.

Este necesara in cele mai multe situatii o legatura galvanica intre aparatul de masura si punctul (sau componenta) ce se doreste masurat sau o pozitionarea stabila ( a aparatului de masura) in cazul masuratorilor de camp.

Cordoanele de legatura cer ca aparatul sa fie in acelasi sistem cu echipamentul la care se face masuratoarea. Daca se masoara un echipament ce se afla pe o suprafata in miscare (de exemplu miscare circulara) iar din motive de spatiu nu ne putem putem pozitiona langa aparatul de masura pentru citirea valorilor afisate si sa efectuam reglaje (exemplu), un instrument cu cu proprietatea lui FLUKE 233 este util.

Aparatul care trebuie sa fie masurat (impreuna cu o parte din aparatul de masura)  poate fi pozitionat si pe un plan in miscare (3D) (pe o raza de 10m) fata de display !

Separarea si indepartarea displayului de corpul aparatului de masura iar pozitionarea lui in fata celui care urmareste un proces sau efectueaza un reglaj, pentru asigurarea posibilitatii de fedbbak, elimina a treia persoana sau o alta forma de a cunoaste informatia. Daca masuratoarea se poate realiza prin prelungirea coardoanelor de legatura, din motive de perturbatie ar trebui sa se foloseasca cablu ecranat, alt dezavantaj.

Cat de rapid se va asimila in diverse situatii ramane de vazut. 

 

             Fig.37

 

            Fig.38

 

            Fig.39

 

                 Fig.40

 

In pozele de mai jos se poate vedea: ansamblul detasabil cu afisajul (Fig.41), tipul procesorului (Fig.45) , tehnologia de realizare si amplasarea pe placa a rotactorului (Fig.42), antenele de emisie-receptie (Fig.43,Fig.46), tipul bornelor (Fig.48), buzzerul (Fig.49), contactele de lucru (Fig.48), siguranta de protectie la supracurent (Fig.48).

Parte detasabila:

       Fig.41

                 Fig.42

                                  Fig.43

                                    Fig.44

                  Fig.45

 Parte fixa:

                           Fig.46

                                  Fig.47

                                 Fig.48


Facilitati:

- Tensiune si curent TRUE RMS c.a. pentru masurari precise a semnalelor neliniare;
- Afisaj cu cu contorizare max. 6000;
- Masoara tensiuni pana la 1000 V ca/cc;
- Masoara curenti pana la 10 A ca/cc (20 A pentru 30 secunde);
- Masoara capacitati pana la 10 mF;
- Masoara frecvente pana la 50 kHz;
- Masoara rezistente pana la 40 MΩ;
- Termometru incorporat;
- Testare continuitate (buzzer) si test dioda;
- Tehnologie wireless de putere mica permite indepartarea; afisajului pana la 10 m distanta de punctul de masura. Nu exista interferente;
- Afisaj magnetic detasabil;
- Transmiterul radio se opreste automat in momentul in care afisajul este reatasat la multimetru;
- Oprire automata pentru cosnervrea bateriei;
- Functii Min / Max / Medie (stocarea datelor);
- Afisaj de dimensiuni mari, usor de citit, cu iluminare;
- Durata de viata baterii: aprox. 400 ore;
- Etalonare automata sau manuala;


Specificatii:

- Tensiune CC: 0.1 mV … 1000 V;precizie 0.25 % + 2 digiti;
- Tensiune CA: 0.1 mV … 1000 V;precizie 1.0 % + 3 digiti;
- Curent CC: 0.1 mA … 10 A; precizie 1.0 % + 3 digiti;
- Curent CA: 0.1 mA … 10 A; precizie 1.5 % + 3 digiti;
- Rezistenta: 0.1 Ω … 40 MΩ; precizie 0.9 % + 1 digit;
- Capacitate: 1000 nF … 9999 μF, precizie 1.9 % + 2 digiti;
- Frecventa: 0.1 Hz … 50.00 kHz; precizie 0.1 % + 2 digiti;
- Temperatura: -40 °C … +400 °C; precizie 1.0 % + 10 digiti;
- Frecventa wireless: 2.4 GHz ISM (banda publica);
- Tensiune de siguranta: CAT IV 600 V , CAT III 1000 V;
- Alimentare: baterii AA, trei pentru unitatea principala si doua pentru afisaj;
- Dimensiuni: (I x A x L) 5,3 cm X 5,3 cm X 19,3 cm;
 

 display FLUKE 233

                                        Fig.49

1) - valori minime, maxime, medii, masurate;
2) - valori minime, maxime,medii, memorate;
3) - memorare ultimei masuratori;
4) - prezenta conexiune radio;
5) - grade Celsius sau Fahrenheid;
6) - marimi de masurat;
7) - starea bateriei partii detasabile;
8) - mod manual;
9) - mod automat;
10) - starea bateriei partii fixe;
11) - testare diode;
12) - continuitate;
13) - polaritatea intrarii;
14) - valori incorecte de tensiune;

  

Facilitati unice oferite de FLUKE 233:


"- vizualizarea valorilor masurate de la 10 metri - tehnologie wireless de putere mica, ce permite indepartarea afisajului pe o distanta de pana la 10 m fata de punctul de masura, transmisia realizandu-se pe banda publica de 2.4 GHz  fara interferente;
- utilizatorul poate pozitiona afisajul acolo unde poate fi vizualizat optim;
- foarte util pentru masurare in spatii inguste, in locurile greu accesibile (de exemplu, cand punctul de testare este in celalalt capat al camerei sau in camera de alaturi sau cand punctul de masura este ascuns in incinta unui echipament), in utilajele sau panourile care sunt separate fizic de la un separator sau izolator si pentru instalatii unde nu este permisa apropierea corpului uman (zonele in care operatorul nu se poate apropia de punctul de masurare activa, precum camere cu atmosfera controlata sau zone periculoase, cu potential pericol de electrocutare si de formare a arcului electric, utilaje in miscare etc.);
- efectuarea de masuratori fara a tine aparatul in mana poate ajuta utilizatorii sa-si imbunatateasca concentrarea vizuala asupra sondelor de testare si sa lucreze mai sigur;
- emitatorul radio se activeaza automat la detasarea afisajului de pe multimetru si se dezactiveaza la reatasarea acestuia; afisajul detasabil este magnetic si are partea din spate plata, pentru a putea fi montat sau pozitionat comod pe o suprafata plana unde este usor vizibil; cand afisajul este atasat, Fluke 233 functioneaza ca un multimetru conventional;
- Fluke 233 masoara cu precizie tensiuni, curenti, rezistente, capacitati, frecvente, temperaturi, capteaza si memoreaza automat valori masurate minime, maxime si medii, iar afisajul contorizeaza maxim 6.000 de cifre;
- este un multimetru din gama profesional, True RMS (masoara valori efective reale pe orice forme de unda, chiar si distorsionate)
- medii de lucru CAT IV 600 V / CAT III 1000 V (deci se preteaza atat la instalatii de interior, cat si la instalatii de exterior);"

 

 

                                      Fig.50

 

 

Comentarii:

Nu exista nici un comentariu la acest articol


Adauga comentariul tau:

comentariile inaccesibile
spacer
spacer