미터란 무엇입니까?

미터 인간이 읽을 수 있는 형태로 전기량을 정확하게 감지하고 표시하도록 제작된 모든 장치입니다. 일반적으로 이 "가독성 있는 형식"은 시각적인 것입니다. 즉, 눈금 위의 포인터 움직임, "막대 그래프"를 형성하도록 배열된 일련의 조명 또는 숫자로 구성된 일종의 표시입니다. 회로의 분석 및 테스트에는 전압, 전류 및 저항의 기본 양을 정확하게 측정하도록 설계된 미터가 있습니다. 이 외에도 다양한 유형의 미터가 있지만 이 장에서는 주로 기본 3가지 유형의 설계 및 작동을 다룹니다.

대부분의 최신 계량기는 디자인이 "디지털"이므로 판독 가능한 표시가 숫자 형식으로 표시됩니다. 이전의 미터 디자인은 측정량을 표시하기 위해 일종의 포인터 장치를 사용하여 본질적으로 기계적입니다. 두 경우 모두 (상대적으로) 많은 양의 전압, 전류 또는 저항 측정에 디스플레이 장치를 적용하는 데 적용되는 원리는 동일합니다.

미터 운동이란 무엇입니까?

미터의 표시 메커니즘은 종종 움직임이라고 합니다. , 기계적 성질에서 차용하여 이동 측정된 값을 읽을 수 있도록 눈금을 따라 포인터를 이동합니다. 현대의 디지털 미터는 움직이는 부분이 없지만 디스플레이 기능을 수행하는 동일한 기본 장치에 "움직임"이라는 용어가 적용될 수 있습니다.

전자기 미터의 움직임

디지털 "움직임"의 디자인은 이 장의 범위를 벗어나지만 기계식 미터 운동 디자인은 매우 이해할 수 있습니다. 대부분의 기계적 움직임은 전도체를 통한 전류가 전류 흐름 축에 수직인 자기장을 생성한다는 전자기 원리에 기반합니다. 전류가 클수록 생성되는 자기장이 더 강해집니다.

도체에 의해 형성된 자기장이 다른 자기장과 상호 작용하도록 허용되면 두 자기장 소스 사이에 물리적 힘이 생성됩니다. 이러한 소스 중 하나가 다른 소스에 대해 자유롭게 이동할 수 있는 경우 와이어를 통해 전류가 전도되고 운동(일반적으로 스프링의 저항에 대해)은 전류의 강도에 비례하므로 그렇게 합니다.

제작된 최초의 미터 무브먼트는 검류계로 알려졌습니다. , 그리고 일반적으로 최대 감도를 염두에 두고 설계되었습니다. 매우 간단한 검류계는 끈에 매달린 자성 바늘(예:자기 나침반의 바늘)로 만들어지며 코일 안에 위치합니다. 와이어 코일을 통한 전류는 자기장을 생성하여 바늘이 지구의 자기장 방향을 가리키는 것을 편향시킵니다. 골동품 스트링 검류계는 다음 사진에 나와 있습니다.

이러한 도구는 당시에는 유용했지만 개념 증명 및 기본 실험 장치 외에는 현대 세계에서 거의 자리를 잡지 못했습니다. 그들은 모든 종류의 운동과 지구의 자연 자기장의 교란에 매우 취약합니다. 이제 "검류계"라는 용어는 일반적으로 사진에 표시된 것과 같은 조잡한 장치가 아니라 탁월한 감도를 위해 제작된 전자기 미터 무브먼트의 모든 디자인을 나타냅니다.

이제 대부분의 외부 영향으로부터 차폐된 강력한 자기장에 회전하는 와이어 코일이 매달려 있는 곳에서 실용적인 전자기 미터 이동을 수행할 수 있습니다. 이러한 기기 디자인은 일반적으로 영구 자석, 움직이는 코일으로 알려져 있습니다. , 또는 PMMC 움직임:

위의 그림에서 미터 이동 "바늘"은 전체 스케일의 약 35%를 가리키는 것으로 표시되며, 0은 호의 왼쪽에 가득 차 있고 전체 스케일은 호의 완전히 오른쪽에 있습니다. 측정된 전류의 증가는 바늘을 더 오른쪽으로 향하게 하고 감소는 바늘이 왼쪽의 정지점을 향해 다시 아래로 떨어지게 합니다. 미터 디스플레이의 호는 그 양이 무엇이든 측정되는 양의 값을 나타내는 숫자로 표시됩니다.

다시 말해, 바늘을 오른쪽으로 완전히 움직이기 위해 50μA의 전류가 필요하면(이를 "50μA 전체 스케일 이동"으로 만듭니다), 저울은 맨 왼쪽 끝에 0μA, 왼쪽 끝에 50μA가 기록됩니다. 아주 오른쪽, 25μA가 눈금 중간에 표시되어 있습니다. 아마도 눈금은 움직임을 보고 있는 사람이 바늘 위치에서 더 정확한 판독값을 추론할 수 있도록 5 또는 1μA마다 훨씬 더 작은 눈금 표시로 나눌 것입니다.

미터 무브먼트에는 전류가 들어오고 나갈 수 있도록 뒷면에 한 쌍의 금속 연결 단자가 있습니다. 대부분의 미터 이동은 극성에 민감하며 전류의 한 방향은 바늘을 오른쪽으로, 다른 방향은 바늘을 왼쪽으로 움직입니다. 일부 미터 이동에는 왼쪽 대신 스케일 스윕의 중간에 스프링 중심에 있는 바늘이 있어 극성을 측정할 수 있습니다.

일반적인 극성 감지 무브먼트에는 PMMC 유형 기기인 D'Arsonval 및 Weston 디자인이 포함됩니다. 와이어를 통한 한 방향의 전류는 바늘 메커니즘에 시계 방향 토크를 생성하고 다른 방향의 전류는 시계 반대 방향 토크를 생성합니다.

일부 미터 이동은 극성이 in입니다. 바늘을 편향시키기 위해 고정된 전류가 흐르는 철사를 향해 자화되지 않고 움직일 수 있는 철제 날개의 인력에 의존하여 민감합니다. 이러한 미터는 교류(AC) 측정에 이상적으로 적합합니다. 극성에 민감한 움직임은 AC 소스에 연결하면 쓸데없이 앞뒤로 진동합니다.

정전기 미터 이동

대부분의 기계식 미터 운동은 전자기(수직 자기장을 생성하는 도체를 통한 전류 흐름)를 기반으로 하지만 일부는 정전기, 즉 공간을 가로질러 전하에 의해 생성되는 인력 또는 반발력을 기반으로 합니다. 이것은 함께 문지르면 특정 재료(예:왁스 및 양모)에서 나타나는 동일한 현상입니다. 공극을 가로질러 두 전도성 표면 사이에 전압이 가해지면 일종의 표시 메커니즘을 움직일 수 있는 두 표면을 함께 끌어당기는 물리적인 힘이 있을 것입니다.

그 물리적인 힘은 판 사이에 가해지는 전압에 정비례하고 판 사이의 거리의 제곱에 반비례합니다. 힘은 극성과도 관계가 없으므로 극성에 영향을 받지 않는 유형의 미터 이동이 됩니다.

불행히도 정전기 인력에 의해 생성된 힘은 매우 공통 전압에 대해 작습니다. 사실, 그러한 미터 무브먼트 디자인은 일반 테스트 기기에서 사용하기에는 비실용적입니다. 일반적으로 정전기 미터의 움직임은 매우 높은 전압(수천 볼트)을 측정하는 데 사용됩니다.

그러나 정전기 측정기 운동의 한 가지 큰 장점은 저항이 매우 높은 반면 전자기 운동(도선을 통한 전류의 흐름에 따라 자기장을 생성함)은 저항이 훨씬 낮다는 것입니다. 앞으로 더 자세히 살펴보겠지만, 더 큰 저항(테스트 중인 회로에서 더 적은 전류가 소모됨)은 더 나은 전압계를 만듭니다.

음극선관

정전기 전압 측정의 훨씬 더 일반적인 적용은 음극선관으로 알려진 장치에서 볼 수 있습니다. , 또는 CRT . 이들은 텔레비전 뷰 스크린 튜브와 매우 유사한 특수 유리 튜브입니다. 음극선관에서 진공 속을 이동하는 전자 빔은 빔의 양쪽에 있는 한 쌍의 금속판 사이의 전압에 의해 진로에서 편향됩니다.

전자는 음전하를 띠기 때문에 음극판에서 밀어내고 양극판으로 끌리는 경향이 있습니다. 두 플레이트에 걸친 전압 극성의 반전은 반대 방향으로 전자빔의 편향을 초래하여 이러한 유형의 미터 "움직임" 극성에 민감하게 만듭니다.

금속판보다 질량이 훨씬 작은 전자는 이 정전기력에 의해 매우 빠르고 쉽게 움직입니다. 그들의 편향된 경로는 전자가 인 화학 코팅을 치는 튜브의 유리 끝 부분에 충돌하여 튜브 외부에서 보이는 빛의 광선을 방출함에 따라 추적될 수 있습니다. 편향판 사이의 전압이 클수록 전자빔은 직선 경로에서 더 많이 구부러지고 튜브 끝의 중앙에서 빛나는 점이 더 멀리 보입니다.

CRT의 사진이 여기에 표시됩니다:

실제 CRT에는 위 사진과 같이 편향판이 한 쌍이 아닌 두 쌍이 있습니다. 직선이 아닌 스크린의 전체 영역에서 전자빔을 휩쓸 수 있으려면 빔이 1차원 이상으로 편향되어야 합니다.

이 튜브는 작은 전압을 정확하게 등록할 수 있지만 부피가 크고 작동하는 데 전력이 필요합니다(보다 작고 측정된 신호 전류를 통과하는 전력에 의해 작동되는 전자기 미터 이동과 달리). 또한 다른 유형의 전기 계량 장치보다 훨씬 더 취약합니다. 일반적으로 음극선관은 정밀한 외부 회로와 함께 사용되어 오실로스코프라고 하는 더 큰 테스트 장비를 형성합니다. , 시간 경과에 따른 전압 그래프를 표시하는 기능이 있으며, 전압 및/또는 전류 레벨이 동적으로 변하는 특정 유형의 회로에 매우 유용한 도구입니다.

전체 규모 표시

미터의 유형이나 미터 이동의 크기가 무엇이든, 전체 범위 표시를 제공하는 데 필요한 정격 전압 또는 전류 값이 있습니다. 전자기 운동에서 이것은 바늘이 지시 눈금의 정확한 끝을 가리키도록 회전시키는 데 필요한 "전체 규모 편향 전류"가 될 것입니다. 정전기 운동에서 전체 등급은 판에 의해 작동되는 바늘의 최대 편향을 초래하는 전압 값 또는 전자빔을 가장자리로 편향시키는 음극선관의 전압 값으로 표현됩니다. 표시 화면. 디지털 "움직임"에서 숫자 디스플레이에 "풀 카운트" 표시가 나타나는 전압의 양입니다. 숫자가 더 많은 양을 표시할 수 없는 경우입니다.

계량기 설계자의 임무는 주어진 계량기 움직임을 취하고 일부 지정된 전압 또는 전류량에서 전체 범위 표시를 위해 필요한 외부 회로를 설계하는 것입니다. 대부분의 미터 움직임(정전기 움직임 제외)은 매우 민감하여 볼트 또는 암페어의 작은 부분에서만 전체 범위를 표시합니다. 이것은 전압 및 전류 측정의 대부분의 작업에 비실용적입니다. 기술자가 자주 필요로 하는 것은 고전압 및 전류를 측정할 수 있는 미터입니다.

민감한 미터 움직임을 전압 또는 전류 분배기 회로의 일부로 만들어 움직임의 유용한 측정 범위를 확장하여 움직임만으로 표시할 수 있는 것보다 훨씬 더 큰 수준을 측정할 수 있습니다. 정밀 저항기는 전압 또는 전류를 적절하게 분배하는 데 필요한 분배기 회로를 생성하는 데 사용됩니다. 이 장에서 배울 교훈 중 하나는 이러한 분배기 회로를 설계하는 방법입니다.

검토:

<울>

“운동 "는 미터의 표시 메커니즘입니다.

전자기 운동은 전선을 통해 흐르는 전류에 의해 자기장이 발생하는 원리에 따라 작동합니다. 전자기 미터 운동의 예로는 D'Arsonval, Weston 및 Iron-vane 디자인이 있습니다.

정전기 운동은 두 판 사이의 전기장에 의해 생성되는 물리적인 힘의 원리에 따라 작동합니다.

음극선관 (CRT's) 정전기장을 사용하여 전자빔의 경로를 구부리며, 빔이 유리관의 끝을 때릴 때 생성된 빛으로 빔의 위치를 ​​표시합니다.

관련 워크시트:

<울>

전류계 설계 워크시트

전압계 설계 워크시트