Kalibratie van ampèremeter, voltmeter en wattmeter met behulp van een potentiometer

We weten dat spanning, stroom en vermogen worden gemeten in volt, ampère en, watts en voltmeter, ampèremeter en wattmeter worden gebruikt om deze parameters te meten. Hoewel deze meetinstrumenten met de zorg zijn vervaardigd, kunnen ze bij de klant toch foutmeldingen geven. Deze instrumenten zijn dus gekalibreerd om de fout te minimaliseren. Hier in dit artikel leggen we uit hoe u de voltmeter, ampèremeter en wattmeter kunt kalibreren met een potentiometer.

Voordat we in detail treden, bespreken we eerst het belangrijke concept dat in dit artikel wordt gebruikt.

Als we twee spanningsbronnen van dezelfde waarde parallel hebben aangesloten, zoals hieronder wordt weergegeven, loopt er geen stroom tussen beide. Dit komt doordat de potentiële waarden van beide bronnen hetzelfde zijn en geen van beide bronnen lading op de andere kan duwen. Dus in het circuit vertoont de galvanometer geen doorbuiging.

We zullen hetzelfde fenomeen gebruiken om twee spanningsbronnen in evenwicht te brengen in het kalibratieproces.

Kalibratie van potentiometer

De bovenstaande afbeelding toont het schakelschema voor potentiometerkalibratie.

In de afbeelding wordt een standaardcel met een spanning van 1,50 V gebruikt die bij het laden geen spanningsfluctuaties produceert, zelfs niet in millivolt. Dit soort stabiele bron is nodig om de potentiometer foutloos te kalibreren.

De geleidende schaal is nauwkeurig geschaald om misuitlezing tijdens metingen te voorkomen. De geleidende schaal heeft ook een glad oppervlak met strakke afmetingen voor een gelijkmatige weerstandsverdeling over de hele lengte.

De reostaat is aanwezig om de stroomstroom in de circuitlus aan te passen en daardoor kunnen we de spanningsval per lengte-eenheid langs de geleidende schaal aanpassen. Hier is ook een galvanometer aangesloten voor het visualiseren van het defect dat optreedt in het geval van stroomstroming tussen de standaard cellus en de geleidende schaallus. De onbekende EMF wordt hier aangesloten op de galvanometer voor meting na de kalibratie van de potentiometer.

Werken:

Schakel eerst de stroom in en pas de reostaat aan om een ​​stroom van een paar honderd milliampère in de hoofdcircuitlus te laten lopen. Omdat de geleidende schaal zich ook in de hoofdlus bevindt, stroomt er dezelfde stroom doorheen en veroorzaakt een spanningsval. Hoewel de spanningsval over de metalen schaal verschijnt, wordt deze gelijkmatig over het hele lichaam verdeeld.

Na het verschijnen van de spanningsval langs de geleidende schaal, als we het glijdende contact nemen en vanaf nul langs de metalen schaal gaan, stroomt er stroom van het secundaire circuit naar het primaire circuit vanwege een onbalans in het circuit. En naarmate het schuifcontact verder van nul af beweegt, neemt de omvang van deze stroom af. Dit komt omdat, naarmate het contactoppervlak toeneemt, de spanningsval over het geschaalde gebied dicht bij de spanning van de standaardcel komt. Dus op een bepaald punt zal de spanningsval over het geschaalde gebied gelijk zijn aan de spanning van de standaardcel en op dat punt zal er geen stroom vloeien tussen twee circuits.

Nu een galvanometer is aangesloten in het secundaire circuit, zal deze een afwijking op het display laten zien vanwege de huidige stroom en hoe hoger de stroom, zal meer de afwijking zijn. Op basis hiervan zal de galvanometer alleen geen afwijking vertonen als beide circuits in balans zijn en dit is de toestand die we zullen proberen te bereiken voor het kalibreren van de potentiometer.

Laten we voor een beter begrip het onderstaande circuit bekijken dat de staat van balans laat zien.

Als we de weerstand van metaalcontact van lengte 0 tot 100 cm aannemen als 'R', dan is de spanningsval over het hele metalen contact met een lengte van 100 cm V = IR. Omdat we een gebalanceerd circuit hebben aangenomen , moet deze spanningsval 'V' gelijk zijn aan de spanning van de standaardcel en zal er geen afwijking zijn in de galvanometeraflezing.

Door nu deze exacte lengte te meten waarbij de galvanometer nul aangeeft, kunnen we de potentiometerschaal kalibreren op basis van de standaard celspanning.

Dus 1 cm lengte van de schaal houdt = 1.5v / 100cm = 0.005V = 5mV.

Nadat u de spanningsval per centimeter op de potentiometerschaal kent, verbindt u de onbekende spanning met het secundaire circuit en verschuift u het contact om de lengte te meten waarbij we een afwijking van nul zullen hebben. Nadat we op deze schaal hebben geweten waarop het evenwicht plaatsvindt, kunnen we de waarde van onbekende EMF meten als, V = (contactlengte) x (5mV).

Toepassingen van potentiometers

Naast het meten van onbekende spanning kan de potentiometer ook gebruikt worden om de stroom en het vermogen te meten, hiervoor heb je alleen een paar extra componenten nodig.

Behalve voor het meten van spanning, stroom en vermogen, worden de potentiometers voornamelijk gebruikt voor het kalibreren van voltmeters, ampèremeters en wattmeters. Aangezien de potentiometer een DC-apparaat is, moeten de te kalibreren instrumenten ook een DC-bewegend ijzer- of elektrodynamometertype zijn.

Kalibratie van voltmeter met behulp van potentiometer

In het circuit is de belangrijkste component voor het kalibratieproces een geschikte stabiele DC-voedingsspanning. Dit komt omdat schommelingen in de voedingsspanning een fout in de kalibratie van de voltmeter zullen veroorzaken, wat leidt tot een volledige mislukking van het experiment. Dus een standaard spanningscel met stabiele eindwaarde wordt als bron genomen en parallel geschakeld met een voltmeter die moet worden gekalibreerd. De twee trimpotten 'RV1' en 'RV2' worden gebruikt voor het aanpassen van de spanning die over de voltmeter moet verschijnen, zoals weergegeven in de afbeelding.

Een spanningsverhoudingsdoos is ook parallel verbonden met de voltmeter om de spanning over de voltmeter te verdelen en de juiste waarde te krijgen die geschikt is voor het aansluiten van de potentiometer.

Met de volledige installatie op zijn plaats, zijn we klaar om de nauwkeurigheid van de voltmeter te testen. Dus om te beginnen, levert u gewoon de stroom aan het circuit om een ​​meting op de voltmeter te krijgen en een onbekende spanning op de uitgang van de spanningsverhoudingsdoos. Nu gaan we een gekalibreerde potentiometer gebruiken om deze onbekende spanning te meten.

Controleer na het aflezen van de potentiometer of de aflezing van de potentiometer overeenkomt met de aflezing van de voltmeter. Aangezien de potentiometer de werkelijke waarde van de spanning meet, wordt een negatieve of positieve fout aangegeven als de aflezing van de potentiometer niet overeenkomt met de aflezing van de voltmeter. En ter correctie kan een ijkcurve worden getekend met behulp van de aflezingen van voltmeter en potentiometer.

Voor de nauwkeurigheid van metingen is het ook nodig om spanningen zo ver mogelijk in de buurt van het maximale bereik van de potentiometer te meten.

Kalibratie van de ampèremeter met behulp van een potentiometer

Zoals hierboven vermeld, zullen we een geschikte stabiele DC-voedingsspanning gebruiken om de kalibratiefouten te vermijden die tijdens het hele experiment geen spanningsfluctuaties veroorzaken. Een reostaat wordt gebruikt om de grootte van de stroom die door het hele circuit vloeit, aan te passen. Ook wordt een standaardweerstand 'R' van geschikte waarde met voldoende stroomvoerende capaciteit in serie geplaatst met de ampèremeter (die wordt gekalibreerd) om een ​​spanningsparameter te krijgen die betrekking heeft op de stroom die in het circuit vloeit.

Nadat de stroom is ingeschakeld, stroomt er een stroom 'I' door het hele circuit en met deze stroom wordt de uitlezing gegenereerd door de ampèremeter in de lus. Ook zal er een spanningsval plaatsvinden over de standaardweerstand 'R' vanwege deze stroom.

Nu zullen we een potentiometer gebruiken om de spanning over de standaardweerstand te meten en vervolgens de ohm-wet gebruiken om de stroom door de standaardweerstand te berekenen.

Dat is de huidige I = V / R Waar V = spanning over de standaardweerstand gemeten door de potentiometer, en R = weerstand van een standaardweerstand.

Omdat we de standaardweerstand gebruiken, is de weerstand nauwkeurig bekend en wordt de spanning over de standaardweerstand gemeten door de potentiometer. De berekende waarde is de nauwkeurige waarde van de stroom die door de lus vloeit. Vergelijk deze berekende waarde vervolgens met de ampèremeter om de nauwkeurigheid van de ampèremeter te controleren. Als er fouten zijn, kunnen we de nodige aanpassingen maken voor de ampèremeter om de fouten te herstellen.

Kalibratie van Wattmeter met behulp van Potentiometer

Zoals hierboven vermeld voor een nauwkeurig kalibratieproces, zullen we twee geschikte stabiele DC-spanningsvoedingen als bronnen gebruiken. Gewoonlijk is de laagspanningsvoeding in serie geschakeld met de stroomspoel van een wattmeter en is een matige voedingsspanning aangesloten op de potentiaalspoel van de wattmeter. Een reostaat in het bovenste circuit wordt gebruikt voor het aanpassen van de grootte van de stroom die door de stroomspoel vloeit en de trimpot in het onderste circuit wordt gebruikt voor het aanpassen van de spanning over de potentiële spoel.

Onthoud dat een trimpot de voorkeur heeft voor het aanpassen van de spanning en de reostaat de voorkeur heeft voor het aanpassen van de stroom in een circuit.

Ook wordt een standaardweerstand 'R' van geschikte waarde en voldoende stroomvoerende capaciteit in serie geplaatst met de stroomspoel van de wattmeter. En deze standaardweerstand zal er een spanningsval overheen genereren wanneer er stroom vloeit in het stroomspoelcircuit.

Nadat de stroom is ingeschakeld, krijgen we twee onbekende spanningswaarden, de ene bevindt zich op de uitgang van de spanningsdeler en de andere bevindt zich over de standaardweerstand 'R'. Als nu een potentiometer wordt gebruikt om de spanning over de standaardweerstand te meten, kunnen we de ohm-wet gebruiken om de stroom door de standaardweerstand te berekenen. Omdat de stroomspoel in serie staat met de standaardweerstand, geeft de berekende waarde ook de stroom weer die door de stroomspoel gaat. Gebruik op dezelfde manier de potentiometer een tweede keer om de spanning over de potentiële spoel van de wattmeter te meten.

Nu we de stroom door de stroomspoel en de spanning over de potentiële spoel hebben gemeten met een potentiometer, kunnen we het vermogen berekenen als

Vermogen P = spanningsmeting x huidige waarde.

Na het berekenen kunnen we deze berekende waarde vergelijken met de wattmeter om op fouten te controleren. Zodra de fouten zijn gevonden, maakt u de nodige aanpassingen aan de wattmeter om de fouten aan te passen.

Dit is hoe een potentiometer kan worden gebruikt om voltmeter, ampèremeter en wattmeter te kalibreren om nauwkeurige metingen te krijgen.