Шкала измерительного прибора, цена деления шкалы
Стрелочные измерительные приборы: вольтметры, амперметры, омметры и т. д., — обладают шкалами.
Шкала — плоская или цилиндрическая поверхность, относительно которой движется стрелка, на которой нанесены деления.
Это часть измерительного прибора (с аналоговой индикацией), предназначенная для считывания измеряемых величин, чаще всего числовых. Для устройств с цифровым дисплеем шкалу заменяет окно с цифрами. Подобные шкалы также используются для установки выбранных значений.
Шкала представляет собой упорядоченный ряд отметок, соответствующих разным значениям измеряемой физической величины, и может быть линейной, круговой или дуговой.
Шкала позволяет отсчитывать показания прибора, которые могут быть прямыми или сравнительными. Прямые показания снимаются непосредственно со шкалы, а сравнительные требуют участия человека и сравнения с мерой или эталоном.
Шкала имеет ряд параметров, таких как начальное и конечное значения, цена деления, длина деления, характер шкалы и другие, которые определяют ее свойства и точность измерений.
В переносном смысле под шкалой понимается упорядоченный набор вариантов значений, вариантов и т. д.
Иногда шкала у прибора всего одна, а иногда их несколько, при этом индикатором измерений служит всего одна стрелка.
Шкала состоит из делений или линий, каждая десятая (пятая и т. д.) отмечена значением.
Шкала может располагаться по прямой линии (например, у спиртового термометра), либо отрезком окружности. Многодиапазонные инструменты также обычно имеют несколько шкал.
Частный случай круглой шкалы с 12 или 60 частями — это циферблат.
По способу измерения шкала может располагаться линейно, прямоугольно, логарифмически и т. д. в зависимости от того, прямо пропорционально ли отклонение стрелки от нулевого положения измеряемой величине, ее квадрату, логарифму и т. д.
Давайте же разберемся, что это за шкалы, и как ими пользоваться.
Для начала отметим, что шкалы эти бывают разными. Во-первых, более распространенными являются именованные шкалы, то есть шкалы, на которых деления проградуированы соответствующими единицами измеряемых величин, это градуированные шкалы.
Во-вторых, встречаются условные шкалы. Если прибор имеет несколько переключаемых пределов измерений, то шкала будет наверняка условной, и одни и те же деления будут иметь разные значения в каждом из установленных пользователем пределов.
Цена деления шкалы — это величина, на которую изменяется показание прибора при переходе от одной отметки шкалы к другой. Цена деления зависит от типа и точности прибора и может быть постоянной или переменной.
Для того чтобы по условной шкале прибора определить точно значение измеряемой в данный момент величины, необходимо, зная цену деления, количество делений до того места, куда отклонилась, и где остановилась в данный момент стрелка, умножить на цену деления.
Если цена деления не ясна, то ее можно легко найти, для этого берется разность между двумя известными значениями на шкале, и делится на количество делений между этими значениями. Например, известно, что красная шкала имеет ширину 10 вольт, а количество делений 50, значит цена деления для красной шкалы составляет 200 мВ.
Если на шкале есть отметка ноль, то шкала называется нулевой. Если нуля нет, то шкала называется безнулевой. Что касается нулевых шкал, то они, в свою очередь, подразделяются на односторонние и двухсторонние. На фото выше можно видеть сразу семь нулевых шкал.
У односторонних ноль размещен в самом начале шкалы (как на рисунке, головка вольтметра с односторонней шкалой), а у двухсторонних — по центру или между конечной и начальной отметками. Так, в зависимости от расположения нуля, двухсторонние шкалы подразделяются на несимметричные и симметричные.
Симметричная шкала ноль имеет по центру, несимметричная — не по центру шкалы. Если шкала безнулевая, то крайние отметки обозначают верхний и нижний пределы измерений. На фото выше изображен миллиамперметр с симметричной двухсторонней шкалой, цена деления составляет 50 мкА, поскольку 0,5 мА / 10 = 0,05 мА или 50 мкА.
В зависимости от характера связи угловых и линейных расстояний между двумя соседними делениями шкалы с измеряемыми величинами, шкалы бывают неравномерными, равномерными, логарифмическими, степенными и т. д. Для более точных измерений предпочтительней равномерные шкалы.
Когда отношение ширины самого широкого деления к самому узкому не более 1,3 при неизменной цене деления, шкалу уже можно считать равномерной.
На лицевой стороне измерительного прибора, недалеко от шкалы, как правило, размещены необходимые маркировки: единица величины измерения, ГОСТ, класс точности прибора, число фаз и род тока, категория защищенности данного измерительного прибора от внешних электрических и магнитных полей, условия эксплуатации, рабочее положение, предельное напряжение прочности изоляции измерительных цепей (на фото — в звездочке «2», значит 2 кВ), номинальная частота тока, если отличается от промышленных 50 Гц, например 500 Гц, положение относительно Земли, тип, система прибора, год выпуска, заводской номер, и прочие важные параметры.
В этой таблице приведены расшифровки основных обозначений, которые можно встретить на шкалах:
Шкалы высокого качества обычно были металлическими и гравированными или выгравированными на металле или стекле, при массовом производстве отметки шкалы штампуются или даже печатаются.
Надеемся, что эта краткая статья поможет вам научиться правильно проводить измерения при помощи стрелочных измерительных приборов.
Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:
как определить цену деления измерительного прибора? Амперметр\Вольтметр
найти 2 ближайших деления отмеченных числами, отнять от большего меньшее и разделить на число промежутков между ними.
Запись выглядит так:
Остальные ответы
берем кусочек шкалы, например от 0 до 1.считаем сколько между ними полосочек (обычно это 10.и потом 1 делим на 10 получиться0.1.вобщем делить нужно количество едениц которые берете на количество черточек от начала и до конца кусочка который взяли
Похожие вопросы
Ваш браузер устарел
Мы постоянно добавляем новый функционал в основной интерфейс проекта. К сожалению, старые браузеры не в состоянии качественно работать с современными программными продуктами. Для корректной работы используйте последние версии браузеров Chrome, Mozilla Firefox, Opera, Microsoft Edge или установите браузер Atom.
Определение цены деления электроизмерительного прибора
Определение цены деления электроизмерительного прибора: метод. указания. – Ростов н/Д: Издательский центр ДГТУ, 2013. – 12 с.
Методические указания содержат краткое описание рабочей установки и методики определения цены деления исследуемого прибора.
Предназначены для студентов инженерных специальностей всех форм обучения в лабораторном практикуме по физике (раздел «Электричество»).
Печатается по решению методической комиссии факультета «Нанотехнологии и композиционные материалы»
Рецензент проф. Г.Ф. Лемешко.
Редактор Т.В. Колесникова
В печать 24.02.2013.
Объем 0,75 усл.п.л. Офсет. Формат 60×84/16.
Бумага тип №3. Заказ № Тираж 100 экз. Цена свободная
Издательский центр ДГТУ
Адрес университета и полиграфического предприятия:
3
44000, г. Ростов-на-Дону, пл.гагарина, 1.
Определение цены деления электроизмерительного прибора
Цель работы: определение цены деления исследуемого электроизмерительного прибора.
Оборудование: исследуемый прибор, эталонные вольтметр и миллиамперметр, реостат, источник тока, соединительные провода.
Теоретическая часть
Все электроизмерительные приборы классифицируют по следующим общим признакам: по принципу действия (магнитоэлектрические, электромагнитные и др.); по роду измеряемой величины (амперметры, вольтметры и др.); по классу точности.
На шкалу прибора наносятся символы, указывающие: принцип действия прибора; род тока; положение прибора на лабораторном столе; пробивное напряжение изоляции; класс точности прибора (см. приложение).
Электроизмерительные приборы состоят из подвижной и неподвижной частей. При прохождении электрического тока вращающий момент подвижной части уравновешивается упругим моментом пружины или какого-либо другого устройства. При этом стрелка прибора фиксирует угол поворота подвижной части. Трение в деталях прибора или другие помехи влияют на показания, внося соответствующие погрешности.
Для скорейшего успокоения подвижной части прибора применяются специальные тормозящие устройства – демпферы, встроенные в прибор.
П
ринцип действия приборовмагнитоэлектрической системы (рис.1) основан на действии магнитного поля постоянного магнита 
на рамку с током. В воздушном зазоре между полюсными наконечниками магнита
и цилиндрическим сердечником1 из магнитомягкого материала создается радиальное магнитное поле. В этот зазор помещается рамка (катушка) 2 из тонкого изолированного медного провода, намотанного на легкий бумажный или алюминиевый каркас прямоугольной формы. Рамка может поворачиваться вместе с осью ОО’ и стрелкой 4 вокруг сердечника 1. Измеряемый ток 
подводится к рамке через две упругие спиральные пружины3, создающие противодействующий момент и возвращающие стрелку 4 в исходное положение, когда ток становится равным нулю.
Угол поворота рамки линейно растет с увеличением силы тока, т.е. шкала прибора равномерная. При изменении направления тока рамка будет поворачиваться в обратную сторону, поэтому прибор пригоден только для измерений в цепях постоянного тока.
Приборы магнитоэлектрической системы применяются в качестве амперметров и вольтметров постоянного тока как при технических измерениях, так и при контрольных лабораторных измерениях, поскольку дают большую точность и являются экономичными в смысле потребления энергии.
Принцип действия приборов электромагнитной системы (рис. 2) основан на взаимодействии магнитного поля неподвижной катушки 1, обтекаемой измеряемым током , с подвижным ферромагнитным сердечником2, эксцентрично укрепленным на оси.
Противодействующий момент создается спиральной пружиной3. Стрелка 5 жестко укреплена на оси и вместе со шкалой 6 образует отсчетное устройство прибора. Успокоение подвижной части механизма осуществляется воздушным успокоителем 4.
Катушка с током представляет собой электромагнит, поэтому при пропускании через нее тока ферромагнитный сердечник втягивается в катушку, поворачиваясь при этом вокруг оси.
Согласно теории, между углом поворота стрелки прибора и силой тока в нем существует квадратичная зависимость, т.е. шкала прибора неравномерная (квадратичная), прибор не реагирует на направление тока, давая всегда отклонение в одну сторону. Следовательно, им можно измерять постоянные и переменные токи (градуировка шкалы при этом может быть разная).
Эти приборы получили широкое применение в качестве щитовых приборов переменного тока промышленной частоты, поскольку просты по конструкции и недороги, однако имеют меньшую точность измерения по сравнению с приборами других систем.
Амперметр– прибор для измерения силы тока. Поскольку сила тока при последовательном соединении одинакова на всех участках цепи, амперметр включают последовательно тому участку, на котором измеряют силу тока (рис. 3). Чтобы включение амперметра заметно не влияло на величину тока, сопротивление амперметра делают очень малым.
Вольтметр – прибор для измерения напряжения на данном участке цепи. Поскольку напряжение одинаково на параллельных участках цепи, вольтметр подключают параллельно тому участку АВ, на котором измеряют напряжение (рис. 4).
Для того чтобы включение вольтметра существенно не изменило силу тока на данном участке, сопротивление вольтметра должно быть во много раз больше сопротивления этого участка цепи. Поэтому вольтметр отличается от амперметра наличием очень большого по сравнению с амперметром внутреннего сопротивления.
В лабораторной практике часто используются реостаты со скользящим контактом.
Реостатпредставляет собой проводник, намотанный на фарфоровый или шиферный цилиндр. По проволоке скользит движок С (контакт), дающий возможность включить в цепь большее или меньшее сопротивление. Если реостат включается в цепь с целью изменить величину тока (рис.5,а), то при передвижении движка С от А к В сопротивление, вводимое в цепь, будет возрастать, а ток уменьшаться.
Иногда возникает необходимость подключить к нагрузке только часть напряжения, даваемого источником э.д.с. В этом случае реостат включается в цепь с целью деления напряжения (как потенциометр) (рис.5,б). Если движок С перемещать от А до В, то сопротивление участка АС будет возрастать, и разность потенциалов (напряжение) между точками А и С увеличится.
1.2. Чувствительность и цена деления шкалы
где n — угловое или линейное перемещение; х — измеряемая величина 7 .
На практике обычно используется величина обратная чувствительности С = 1/S, называемая ценой деления шкалы прибора. Цена деления измеряется в единицах физической величины приходящейся на одно деление шкалы. Отсчет физической величины равен количеству делений шкалы умноженному на цену деления шкалы. При работе с много предельными приборами необходимо определять цену деления для каждого предела измерений. Для этого верхнее значение шкалы прибора на данном пределе измерений необходимо разделить на число делений шкалы 8 .
Пример.В лаборатории используется вольтметр имеющий 150 делений шкалы и следующие пределы измерений: 7.5 В, 15 В,. 30 В. Соответственно цена деления на первом пределе будет 7.5/150 = 0.05 В/дел и т. д. Если стрелка прибора остановилась на 63 делениях, то значение измеряемого напряжения составит: 0.05·63=3.15 В.
При снятии показаний следует первым делом вычислить цену деления на данном пределе и результат отсчета сразу переводить в значения физической величины 9 .
1.3. Практические советы
Прежде чем подобрать прибор для данного измерения, необходимо:
- Хотя бы грубо оценить ожидаемое значение физической величины. Например, пользуясь законом Ома 10 .
- Знать постоянный или переменный ток протекает в цепи.
- Задаться точностью, с которой будет производиться измерение.
- Учесть требования, предъявляемые к сопротивлению прибора.
2. Измерений токов и напряжений
Включение любого электроизмерительного прибора не должно заметно влиять на режим работы цепи. Для выполнения этого условия амперметр, включаемый в цепь последовательно нагрузкой (рис. 1.1) должен обладать как можно меньшим внутренним сопротивлением. Вольтметр, включаемый параллельно должен обладать большим сопротивлением, по сравнению с сопротивлением цепи 13 . 2.1. Измерение токов П
усть в цепи имеющей сопротивлениеR протекает ток I (рис. 1.1). По закону Ома I = U/R. После включения в цепь амперметра с внутренним сопротивлением Ra ток в цепи изменится I=U/(R + Ra). В результате ток, который покажет амперметр I, окажется меньшим (I < I). Только при условии, что Ra R ток I I. Поэтому сопротивление амперметров должно составлять доли единиц Ом 14 . Д
ля расширения пределов измерения токов амперметры снабжают шунтами. Шунтом называется сопротивление, подключаемое параллельно амперметру (рис. 1.2). При шунтировании только малая часть токаIa от измеряемого I ответвляется в прибор и непосредственно измеряется. Основной ток Iш протекает через шунт 15 . Пусть надо измерить ток I в n раз больший, чем ток Ia – максимальный ток отклонения прибора. Внутреннее сопротивление амперметра Ra. Определим, пользуясь законом Ома, сопротивление необходимого шунта Rш. Падения напряжения на амперметре и шунте одинаковы, т. к. они соединены параллельно: Rш ·Iш = Ia ·Ra. Кроме того, I = Ia + Iш , I/Ia = n. Из этих уравнений находим Rш = Ra/(n – 1). (1.4) Следовательно, для расширения предела измерения амперметра в n раз необходимо, чтобы сопротивление шунта было в (n — 1) раз меньше сопротивления прибора. 2.2. Измерение напряжений В
качестве вольтметра может быть использован любой электроизмерительный прибор, имеющий достаточно большое сопротивление, проградуированный в единицах напряжения и включаемый параллельно участку цепи, на концах которого измеряется напряжение. Пусть с помощью вольтметра, сопротивление которогоRv, измеряется напряжение на участке цепи (рис. 1.3). До включения вольтметра падение напряжения на сопротивлении R2 было равно: U2 = IR2 =UR2/(R1 + R2). После включения вольтметра получим: 
. Из последнего соотношения видно, что U2 < U2 и только когда Rv >> R2 получим U2 U2. Поэтому сопротивления стрелочных вольтметров составляют десятки и сотни Ом на каждый вольт шкалы, а сопротивления цифровых вольтметров достигают десятков МОм 16 . Д
ля расширения пределов измерения вольтметром последовательно с ним включается добавочное сопротивлениеRд 17 . Пусть измеряемое напряжение V в n раз больше, чем, максимальное допустимое напряжение VВ на вольтметре. Тогда (pис. 1.4) можно так подобрать Rд, чтобы падение напряжения на нем было равно Vд=V—VB . Поделив это уравнение на VB, и учтя, что через вольтметр и дополнительное сопротивление идет один и тот же максимальный допустимый для вольтметра ток Imax , получим: Vд/VB = RдImax /RB Imax = n – 1 . Откуда Rд = ( n – 1 ) RB . (1.5) Следовательно, для расширения предела измерений вольтметра в п раз надо подключить к нему последовательно дополнительное сопротивление, в п — 1 раз большее внутреннего сопротивления вольтметра. В данной работе в качестве дополнительного сопротивления используется магазин сопротивлений. 3. Способы регулирования тока и напряжения В
лабораторной практике для регулировки тока используется реостат, для регулировки напряжения используется потенциометр (делитель напряжения) или автотрансформатор (для переменного тока). Реостат включается последовательно с нагрузкой, ток в которой регулируется рис. 1.5. Если напряжение U на клеммах поддерживается постоянным то при перемещении движка реостата слева на право (рис. 1.4) ток в цепи будет меняться от Iмакс= U/Rн, до минимального значения Iмин=U/(R+Rн). Отношение пределов регулирования: k = Iмакс/Iмин = 1 + R/Rн . (1.6) Если заданы пределы регулирования токов и сопротивление нагрузки, то можно рассчитать сопротивление реостата. R = Rн (k – 1) . (1.7) Каждый реостат рассчитан на определенный ток. Наибольший ток протекает по реостату, когда в цепь включена небольшая часть его обмотки. Ток в цепи в этом случае близок к Iмакс. Следовательно, реостат должен быть рассчитан на максимальный ток. На табличке реостата указывается его сопротивление и максимальный допустимый ток 18 . Для регулирования напряжения используется тот же реостат, включений по схеме делителя напряжения (рис. 1.6), в этом случае он называется потенциометром. Сопротивление нагрузки Rн теперь подключено параллельно сопротивлению потенциометра, то зависимость напряжения нагрузке от перемещения движка носит более сложный характер, чем в предыдущем случае. При перемещении движка потенциометра от точки А до точки В (рис. 1.6) напряжение на нагрузке будет меняться от U до нуля. При этом в случае если Rн>>R напряжение на нагрузке будет меняться прямо пропорционально перемещению движка потенциометра. При уменьшении сопротивления нагрузки зависимость напряжения от перемещения движка будет носить нелинейный характер. С
другой стороны при изменении сопротивления нагрузки будет меняться напряжение, снимаемое с реостата. Для ослабления этого эффекта необходимо уменьшать сопротивление потенциометра по сравнению с сопротивлением нагрузки. Однако чрезмерно низкое сопротивление реостата приводит к большим токам, протекающим по его обмотке. Поэтому в лабораторной практике при выборе сопротивления потенциометра ограничиваются условиемR≈Rн / 3. 19 4. Общие правила пользования универсальными измерительными приборами 4.1. Подключение и порядок измерений с помощью тестера. Т
естер имеет две клеммы, к которым подключаются проводники со щупами на концах (рис. 1.7). Левая клемма соответствует минусу, а правая плюсу. Режим работы выбирается с помощью переключателей, расположенных на передней панели. Кнопка «» соответствует измерению постоянного тока и напряжения, а кнопка «» переменного тока и напряжения. При измерении сопротивлений необходимо включить кнопку «». Установить переключатель пределов измерения в положение соответствующее ожидаемому пределу измерения тока, напряжения или сопротивления. Подключить прибор к измеряемой цепи. При необходимости изменить предел измерения. Отсчет измеряемой величины производится по шкалам, отмеченным справа знаками «», «», «, к, pF». Перед измерением сопротивления необходимо установить нуль шкалы омметра. Для этого переключатель пределов поставить в положение «» или «кх1», замкнуть концы измерительных проводников, и ручкой установки нуля шкалы омметра установить стрелку на нулевую отметку шкалы «, к, pF» (нуль находится справа) 20 . 4.2. Подключение и порядок измерений с помощью универсального цифрового прибора. Ц
ифровой прибор имеет три клеммы для подключения измерительных проводников (рис. 1.8). При измерении напряжений и сопротивлений измерительные провода подключаются к гнездам «О », «U, R ». При измерении тока проводники подключаются к клеммам «О », «I ». Кнопки «-I », «-U » соответствует измерению постоянного тока и напряжения, а кнопка «I », «U » переменного тока и напряжения. При измерении сопротивлений необходимо включить кнопку «R». Установить переключатель пределов измерения в положение соответствующее ожидаемому пределу измерения тока, напряжения или сопротивления. Подключить прибор к измеряемой цепи. При необходимости изменить предел измерения. Универсальный прибор В7-40 имеет режим автоматического выбора пределов измерения. Этот режим устанавливается при включении прибора. Изменить точность отсчета можно кнопками « », « ». В лаборатории также используется универсальный цифровой прибор Щ 3000, который позволяет измерять токи напряжения и сопротивления. Пределы измерений выбираются с помощью переключателя «200 2 20 200 2000». Эти цифры означают верхний предел измерений. Надо учитывать, что на первом пределе значения измеряемой величины указаны слева от переключателя, а для остальных пределов справа. При измерении переменных и постоянных токов и напряжений надо переключать кнопку | . 21