 |
Bármely mérési eljárásnál alapvetõ követelmény, hogy a mérõmûszer
rákapcsolása ne -vagy legalább a lehetõ legkisebb mértékben -
befolyásolja a mérendõ mennyiség eredeti értékét.
Feszültségmérõ kapcsolása és méréshatárának kiterjesztése
Valamely áramköri elem -pl. ellenállás- két kivezetése közötti potenciálkülönbséget (feszültséget ) az áramköri elemmel párhuzamosan kapcsolt eszközzel tudjuk mérni. Az áramköri elemen átfolyó áram akkor nem változik (így a rajta mérhetõ IR feszültség sem) a mûszer párhuzamos kapcsolása során, ha a bekapcsolt mûszer ellenállása végtelen nagy - úgymond szakadásként viselkedik- , vagy legalábbis a mûszer ellenállása nagyságrendekkel nagyobb annak az áramköri elemnek az ellenállásánál, amelyen a feszültséget mérjük. A valódi feszültségmérõt véges Rb belsõ ellenállása, és egy Um méréshatár jellemzi. Egy ideális voltmérõ, és egy Rb ellenállás párhuzamos kapcsolásával modellezhetünk egy valódi (-hoz közelálló ) voltmérõt.
Amikor a feszültségmérõ sarkai között a méréshatárnak megfelelõ Um feszültséget alkalmazzuk, akkor a mûszer mutatója végkitérésben van, vagy a végkitéréshez közeli valamilyen kerek skálarészen áll. Kérdés az, hogyan, milyen kapcsolásban lehet ezt a méréshatárt kiterjeszteni ha pl. 1 V méréshatárú mûszerrel mondjuk Uu =100 V-t szeretnénk mérni. Ahogy azt az (6) ábra kapcsolási rajza mutatja, ilyen esetekben sorba kapcsolt un. elõtétellenállást alkalmazunk. Ennek értékét úgy választjuk meg, hogy miközben a soros ellenállással kiegészített feszültségmérõ sarkai közé az új méréshatárnak megfelelõ feszülteséget kapcsoljuk, az eredeti feszültségmérõre az eredeti méréshatárnak megfelelõ feszültség jusson. Ekkor a feszültségmérõ által mutatott Um feszültség a kiegészített feszültségmérõre kapcsolt Uu feszültséget jelzi. Az említett számértékekkel ez azt jelenti, hogy az elõtétellenálláson 99 V , az eredeti feszültségmérõn 1 V jelenik meg, s ez a mutatott érték az elõtétellenállással kiegészített voltmérõre kapcsolt 100 V-t jelenti.
Az elõtétellenálláson, és a sorbakapcsolt feszültségmérõn ugyanazon áram folyik át. Ohm törvénye alapján ez azt jelenti, hogy:
Árammérõ és kapcsolása, méréshatár kiterjesztése.
Az áramló, átfolyó mennyiség méréséhez megbontjuk az eredeti vezetéket, az árammérõt sorba iktatjuk azzal az eszközzel, amelyen az (átfolyó) áramot kívánjuk meghatározni. Ezen mérõeszköz bekötése akkor nem módosítja az áram eredeti értékét, ha az ellenállása nulla, vagy legalábbis a véges ellenállása elhanyagolhatóan kicsiny a soros kör ellenállásához képest. A valódi árammérõt véges Rb belsõ ellenállás, és egy Im méréshatár jellemzi. Az ilyen árammérõt úgy modellezzük, hogy az Rb belsõ ellenállással sorba kapcsoljuk az ideálisnak tekintett (nulla belsõ ellenállású) árammérõt. Amikor az árammérõn a méréshatárnak megfelelõ Im áram folyik, akkor a mûszer mutatója végkitérésben van, vagy a végkitéréshez közeli valamilyen kerek skálarészen áll. Kérdés az, hogy hogyan, milyen kapcsolásban lehet ezt a méréshatárt kiterjeszteni, ha például Im=0.1 A méréshatárú mûszerrel Iu=1 A-t kívánunk mérni. Ilyenkor az eredeti mûszerrel párhuzamosan kapcsolt un. sönt ellenállást alkalmazunk, erre terelgetvén az új méreshatárnak megfelelõ áram, eredeti méréshatár fölötti részét. Miközben a fõágban Iu áram csorog, e söntre tereljük a többlet Iu-Im áramot, ám az eredeti müszeren továbbra is csak az Im méréshatárnak megfelelõ érték folyik. Csakhogy az ennek megfelelõ mutatott érték már a föág Iu áramát jelzi.
A kereskedelemben kapható mûszerekbe ezeket az elõtét és sönt ellenállásokat eleve beleépítik, így a méréshatárkapcsoló beállítása, a megfelelõ ellenállás bekapcsolását jelenti.