MINISTERUL EDUCAIEI I CERCETRII TIINIFICE

PROIECT PENTRU EXAMENUL DE CERTIFICARE

CALIFICARE PROFESIONALA NIVEL 4

SPECIALIZAREA: TEHNICIAN METROLOG

NDRUMTOR:

Prof. CANDIDAT:

AN SCOLAR 2014-2015

CUPRINS

I. Prezentare generala A.Mrimi electrice, definirea lor, uniti de msura

B.Procesul de msurare

1.Mijloace de msurare

2.Metode de msurare

II.Aparate de msurat

1.Voltmetrul

1. 2.Voltmetre de curent continuu

1.3. Voltmetre de curent alternativ

2.Ampermetrul

2.1 Ampermetre de curent continuu

2.2Ampermetre de curent alternativ

3.Megommetrul 4. Puni R,L,C

5.Ohmmetrul

6.BibliografieARGUMENTOrice proces de msurare conine urmtoarele elemente principale:

- msurandul, sau mrimea de msurat;

- metoda de msurare;

- aparatul de msurat;

- etalonul.

Dac mrimea de msurat rmne neschimbat n timp, dezvoltarea tiinei contribuind numai la creterea mulimii msuranzilor, celelalte trei elemente ale procesului de msurare au cunoscut transformri majore pe diverse trepte de dezvoltare tehnologic a societii. Elementul cel mai dinamic dintre toate este aparatul de msurat. Perfecionarea lui continu produce modificri i asupra celorlalte elemente ale procesului de msur, respectiv metoda de msurare i etalonul.

In domeniul msurrilor electrice i electronice, aparatele de msurat au trecut prin urmtoarele etape de dezvoltare:

- aparate de msurat analogice;

- aparate de msurat numerice;

- aparate de msurat numerice, cu microprocesor;

- plci de achiziie de date cuplate la calculator PC.

O etap nou nu exclude automat una anterioar ei. Exist nc numeroase aparate de msurat analogice sau numerice care afieaz mrimea msurat fr a o prelucra. Separarea ultimelor dou etape din clasificarea propus este desigur discutabil. Aparate de msurat numerice, cu microprocesor de uz general sau specializat, care comunic prin interfee standard cu un calculator central constituie soluia modern de realizare a unui sistem descentralizat. Acesta permite supravegherea unui mare numr de senzori, respectiv trimiterea unui mare numr de comenzi cu viteza i precizia impus de proces. Descentralizarea permite eliberarea calculatorului central de o serie de sarcini care sunt lsate n seama subsistemelor periferice. Prezena microprocesorului n fiecare aparat de msur periferic i atribuie acestuia o "inteligen" local, deci posibilitatea de a achiziiona informaie din proces, de a o prelucra i, la nevoie, chiar de a lua decizii n limitele programelor coninute de fiecare unitate. Evident c deciziile majore sunt luate de calculatorul central care supervizeaz activitatea unitilor locale. Aceast structur duce n esen la creterea flexibilitii sistemului i a capacitii lui de a rspunde la rezolvarea unor sarcini complexe de msurare, comand i reglare. Deja putem vorbi de o prelucrare paralel a informaiei n sistem.Cercetrile efectuate au pus (n eviden c( folosirea plcilor de achiziie de date cuplate la calculator, PC sau staie de lucru, reprezint soluia actual i de perspectiv n msurri.n multe aplicaii numrul de parametri msurai este redus i se poate folosi o structur de sistem centralizat cu un PC. Nimic nu ne mpiedic s folosim la nevoie i o structur descentralizat n care un PC s fie pe post de subsistem periferic local. Trebuie fcut ns o analiz competent asupra aplicaiei pentru a evita o risip de resurse hardware. Oricum, aceast etap nu contravine conceptului de structur descentralizat.

Separarea ultimelor dou etape de dezvoltare a aparatelor de msurare se poate face i din punct de vedere software. Aparatul de msurat numeric cu microprocesor conine un software specializat, cu posibilitate de elaborare a unor decizii logice la stabilirea unor condiii determinate. Programele sunt nscrise de regul ntr-o memorie PROM i ele realizeaz funcionarea independent a aparatului cu afiaj numeric i protocolul de comunicaie pe o magistral standard cu alte aparate similare sau cu un calculator. Pentru ultima etap exist numeroase pachete de software performant, cu largi posibiliti de achiziie, prelucrare a datelor i afiare a rezultatelor, aducnd n plus posibilitatea comportrii adaptive n raport cu modificarea unor parametri ai procesului de msurare sau de realizare a unor sisteme de msurare cu autoinstruire.

Metoda obinuit de rezolvare a unei probleme tiinifice presupune ntotdeauna o paradigm care constituie cadrul general de abordare al fenomenelor, problemelor i soluiile din domeniul respectiv.Ne punem problema dac actuala paradigm a domeniului hardware n sistemele de msurare asigur cadrul corespunztor pentru evoluia viitoare a domeniului.

MASURARI, MIJLOACE SI METODE DE MASURAREI.Prezentare generala A.Mrimi electrice, definirea lor, uniti de msur

Mrimea este un atribut al unui fenomen, corp sau al unei substane, care este susceptibil de a fi difereniat calitativ i determinat cantitativ.

Mrimea fundamental este o mrime admis, prin convenie, ca fiind independent funcional de alte mrimi.

Mrimea derivat este mrimea definit funcie de mrimile fundamentale dintr-un sistem de mrimi.

Unitatea de msur este o mrime particular, definit i adoptat prin convenie, cu care sunt comparate alte mrimi de aceeasi natur, pentru exprimarea valorilor lor n raport cu acea mrime.

Marea diversitate de uniti de msur i de materializri fizice ale acestora a condus la crearea unui sistem internaional de uniti de msur SI. Acesta a fost adoptat n anul 1960 la Paris, prin convenie internaional. Din anul 1961, SI este legal i obligatoriu n Romnia. SI are apte uniti fundamentale corespunztoare celor apte mrimi fundamentale, precum i dou uniti suplimentare corespunztoare celor dou mrimi suplimentare, tabelul 1.1. SI cuprinde mrimi i uniti derivate care sunt prezentate n tabelul 1.2.

Mrimi fundamentale,suplimentare

Mrime fundamental

DenumireSimbolUnitate de msur

DenumireSimbol

Lungimelmetrum

Masmkilogramkg

Timptsecunds

Intensitatea curentului electricamperA

Temperatura termodinamicTkelvinK

Intensitatea luminoasJcandelcd

Cantitatea de substann;

molmol

Mrime suplimentar

unghiul planradianrad

unghiul n spaiu (solid)steradiansr

Mrimi derivate

Tab. 1.2.Mrime derivat

DenumireSimbolRelaia de definiieUnitate de msur

DenumireSimbol

Putere electricPP=UIwattw

Tensiune electricUU=L/qvoltV

Rezisten electricRR=U/Iohm

Lucru mecanic,

energie,

cantitate de cldurL

W

QW=PtjouleJ

Frecvenff=1/thertzHz

Cantitate de electricitate,

sarcin electricQQ=ItCoulombC

Capacitate electricCC=Q/UfaradF

InductanLL=/IhenryH

Unitatea de msur din afara sistemului este o unitate de msur care nu aparine nici unui sistem de uniti. Exemplu : ziua, ora, minutul, luna, etc.

- Rezistena electric este o mrime care const n proprietatea unui material de a se opune trecerii curentului electric. Rezistena electric este o mrime egal cu raportul ntre tensiunea electric aplicat ntre capetele unui conductor i intensitatea curentului produs de aceast tensiune n conductorul respectiv R= U/I. Unitatea de msur n SI este ohmul ()

- Intensitatea curentului electric este o mrime fundamental n SI i reprezint cantitatea de sarcin electric ce trece prin seciunea transversal a unui conductor n unitatea de timp. Unitatea de msur a intensitii curentului electric este amperul(A)

- Tensiune electric reprezint lucrul mecanic efectuat pentru transportul sarcinii electrice ntre dou puncte ale unui circuit electric. Unitatea de msur n SI este voltul (V).

- Impedana este o mrime care caracterizeaz funcionarea elementelor de circuit n curent alternativ. Z=U/I. Unitatea de msur n SI este ohmul (). Fa de rezisten, impedana are un caracter mai complex deoarece n curent alternativ elementele de circuit prezint, pe lng proprietatea de rezisten, i proprietile de inductan (L) i capacitate (C).

- Capacitatea este proprietatea elementelor de circuit de a acumula sarcini electrice. Capacitatea se poate defini ca raportul ntre cantitatea de electricitate ce se acumuleaz ntr-un element de circuit i tensiunea la care este alimentat elementul respectiv C= Q/U. Unitatea de msur pentru capacitate este faradul (F).

- Reactana. Valorile inductanelor i capacitilor depind de datele constructive ale elementelor de circuit (dimensiuni, materiale). n circuit ele se manifest prin reactanele corespunztoare care depind de frecven. In curent alternativ sinusoidal reactana inductiv este XL= L, iar reactana capacitiv este , unde = 2f reprezint pulsaia, iar f este frecvena. Unitatea de msur pentru reactan este ohmul.

- Factorul de calitate. Elementele reactive de circuit (bobinele i condensatoarele) prezint pe lng reactan i o rezisten n care se consum energie. Cu ct pierderile de energie sunt mai mici cu att calitatea elementelor reactive este mai bun. Factorul de calitate, care se noteaz cu Q, se definete prin raportul ntre reactana i rezistena unui element de circuit sau unui circuit : Q=X/R. Factorul de calitate este o mrime adimensional, este un numr.

- Puterea reprezint energia consumat n unitatea de timp : P = W / t .

Unitatea de msur pentru puterea n SI este wattul (w). n curent alternativ se definesc urmtoarele puteri:

puterea activ P = UI cos [ w ]

puterea reactiv Q = UI sin [ VAR ] voltamper reactiv

puterea aparent S = UI [ VA ]

ntre cele trei puteri exist relaia S2 = P2 + Q2- Perioada T este timpul scurs ntre dou treceri consecutive ale valorii instantanee a semnalului alternativ prin aceleai valori i n acelai sens de variaie. Ca valoare de referin, se ia de obicei trecerea prin zero. Unitatea de msur pentru perioad este secunda (s). O perioad corespunde unei oscilaii complete, adic o alternan pozitiv i una negativ.

- Frecvena f a semnalului alternativ este inversul perioadei T i reprezint fizic numrul de oscilaii complete pe secund. f =1/ T Unitatea de msur pentru frecven se numete hertz ( Hz ).

B.Procesul de msurare

Msurarea este ansamblu de operaii avnd ca scop determinarea unei valori a unei mrimi. Pentru msurarea unei mrimi fizice x, aceasta se compar cu unitatea de msur Um , rezultatul fiind valoarea numeric a mrimii msurate Xm. Ecuaia fundamental a msurrii se poate scrie: x = XmUm

Mrimea de msurat x se mai numete i msurand.

Din punct de vedere practic, msurarea poate fi o

operaie, atunci cnd operatorul execut manevrele necesare (msurarea lungimii cu ublerul)

proces, atunci cnd odat realizate anumite condiii, msurarea se efectueaz pe baza energiei proprii a sistemului (msurarea tensiunii electrice cu voltmetrul)

Principalele elemente ale procesului de msurare sunt:

- Mrimea de msurat (msurandul) care reprezint un atribut al unui fenomen, corp sau substan, care este susceptibil de a fi difereniat calitativ i determinat cantitativ.

- Mijloacele de msurare care reprezint mijloacele tehnice utilizate pentru obinerea, prelucrarea, transmiterea i stocarea unor informaii.

- Metode de msurare care reprezint succesiunea logic a operaiilor utilizat n efectuarea msurrilor.

1.Mijloace de msurare

Mijloacele de msurare sunt acele mijloace tehnice cu ajutorul crora se determin cantitativ mrimile de msurat.

Clasificarea mijloacelor de msurare

a) n funcie de complexitate :

msura reprezint mijlocul de msurare ce materializez una sau mai multe valori ale unei mrimi fizice. Exemple: rigl gradat, msur de volum, de mas etc.

aparatul de msurat este un dispozitiv destinat a fi utilizat pentru a efectua msurri, singur sau asociat cu unul sau mai multe dispozitive suplimentare. Exemple : voltmetru, termometru, ceas, micrometrul, etc.

sistemul de msurare este un ansamblu complet de mijloace de msurare i alte echipamente reunite pentru efectuarea unor msurri specificate. Exemple: tomograful, electrocardiograful, etc.

b) n funcie de destinaie:

mijloace de msurare etalon care servesc la materializarea, conservarea legal i transmiterea unitilor de msur altor mijloace de msurare.

mijloace de msurare de lucru care sunt utilizate n toate domeniile de activitate pentru efectuarea msurrilor.

c) Dup forma prezentrii rezultatului:

mijloace de msurare analogice la care rezultatul msurrii este o funcie continu. Valorea msurat este obinut prin aprecierea poziiei unui indice n raport cu reperele unei scri gradate.

mijloace de msurare digitale (numerice) la care rezultatul msurrii este prezentat direct sub form numeric.

2.Metode de msurareMetoda de msurare cuprinde ansamblu de relaii teoretice i operaii practice folosite la efectuarea msurrii pe baza unui principiu dat.

Clasificarea metodelor de msurare

a) dup exactitatea obinut

metode de msurare de laborator: metode utilizate n mod repetat, cu mijloace de exactitate ridicat, asupra rezultatului efectundu-se calculul erorilor.

metode de msurare industriale: metode utilizate cu aparate mai puin sensibile, dar robuste, integrate procesului tehnologic, urmrindu-se meninerea sub control a mrimii msurate.

b) modul de prezentare a rezultatului msurrii:

- metode de msurare analogice la care mrimea de ieire (rezultatul msurrii) variaz n mod continuu.

- metode de msurare digitale la care mrimea de ieire variaz n mod discontinuu sub form de cifre.

c) modul de obinere a valorii msurate:

- metode directe la care se obine nemijlocit valoarea msurat. Exemplu msurarea lungimii cu ublerul, msurarea tensiunii cu voltmetrul.

- metode indirecte: valoarea mrimii de msurat rezult prin calculul n funcie de alte mrimi efectiv msurate. Exemplu msurarea rezistenei electrice cu ampermetrul i voltmetrul, msurarea volumului folosind rigla.

- metode de comparaie: mrimea de msurat este comparat cu o mrime de referin. Exemplu msurarea rezistenei electrice cu puntea Wheatstone.

d) modul de sesizare a valorii msurandului:

- cu contact: suprafeele de msurare ale aparatului vin n contact direct cu suprafaa piesei.

-fr contact: mijlocul de msurare nu este prevzut cu sistem de palpare, transmitere i amplificare.

II.APARATE DE MSURAT

1.Voltmetrul

Voltmetrul este un mijloc de msurare folosit pentru msurarea tensiunii electrice. Voltmetrul poate fi analogic sau digital.

Schema unui voltmetru

Conectarea voltmetrului n circuit

Voltmetrul se conecteaz n paralel cu circuitul, sursa sau consumatorul. Prin introducerea voltmetrului n circuit se produc erori sistematice de metod prin faptul c voltmetrul are o rezisten intern proprie notat Rv .

Pentru ca erorile fcute n msurtori s fie ct mai mici trebuie ca Rv >> R rezistena circuitului. n practic Rv k sute k .

n cazul conectrilor greite, adic voltmetrul este montat n serie cu circuitul, curentul prin circuit scade foarte mult i consumatorul poate s numai funcioneze normal.

1.1.Voltmetre de curent continuu Voltmetrul se conecteaz n paralel cu circuitul. Sursa este de curent continuu (baterie) iar consumatorul este un rezistor R.

Se va respecta polaritatea curentului continuu adic plusul sursei se va conecta la plusul voltmetrului i minusul sursei se va la minusul voltmetrului. n caz de nerespectare a polaritii, acul indicator se va deplasa spre zero i se va putea rupe.

Ca aparat indicator n curent continuu se va folosi, de regul, un voltmetru magnetoelectric. 1.2. Voltmetre de curent alternativ

Voltmetrul se conecteaz n paralel cu circuitul. Sursa este un generator de semnal alternativ G iar consumatorul este o impedan Z (mrime complex format din rezisten, inductan i capacitate).

n curent alternativ nu conteaz polaritatea bornelor. n curent alternativ se poate folosi un voltmetru magnetoelectric asociat cu un dispozitiv redresor care transform curentul alternativ n curent continuu. Se poate folosi i un dispozitiv feromagnetic pentru sute de voli. Pentru valori mai mari ale tensiunii se va asocia o rezisten adiional sau transformator de msur de tensiune. Voltmetrul electrodinamic are cea mai bun clas de precizie. Voltmetrele msoar valoarea efectiv a tensiunii alternative sinusoidale.

2.Ampermetrul

Ampermetrul este un mijloc de msurare folosit pentru msurarea intensitii curentului electric. Ampermetrul poate fi analogic sau digital.

Schema unui ampermetru

Conectarea ampermetrului n circuit

Ampermetrul se conecteaz n serie cu circuitul. Prin introducerea ampermetrului n circuit se produc erori sistematice de metod prin faptul c ampermetrul are o rezisten intern proprie notat cu rA . Pentru ca erorile fcute n msurri s fie ct mai mici, trebuie ca rA