Hoe galvanometers werken en werken
Een galvanometer is een elektrisch meetinstrument met een schaal zonder schaalverdeling dat een hoge gevoeligheid heeft voor stroom of spanning. Galvanometers worden veel gebruikt als nulindicatoren en ook voor het meten van kleine stromen, spanningen en hoeveelheden elektriciteit als de galvanometerconstante bekend is.
Naast magneto-elektrisch zijn er andere soorten galvanometers, zoals elektrostatische, elektrometers genoemd. Het gebruik ervan is echter zeer beperkt.
De belangrijkste vereiste voor galvanometers is een hoge gevoeligheid, die voornamelijk wordt bereikt door het tegenmoment te verminderen en een lichtwijzer met een lange straallengte te gebruiken.
Ze onderscheiden zich door ontwerp:
(a) draagbare galvanometers (met ingebouwde schaal) waarin zowel aanwijs- als lichtaanwijzers worden gebruikt;
b) spiegelgalvanometers, met een aparte schaal, die een stationaire niveauregeling vereisen.
In draagbare galvanometers is het beweegbare deel op draden gemonteerd en in spiegelgalvanometers - op een ophanging (fig. 1).In het tweede geval wordt de stroomtoevoer naar de wikkeling van het frame 1 uitgevoerd door middel van een ophanging 2 en een draad zonder koppel 4. Om de rotatiehoek van het frame te meten, wordt een spiegel 3 gebruikt, waarop licht wordt verlicht, wordt een straal van een speciale illuminator gefocusseerd.
Rijst. 1. Het apparaat van de galvanometer op de ophanging
De constante van een spiegelgalvanometer van dit ontwerp hangt af van de afstand tussen de spiegel en de schaal. Afgesproken werd om voor een afstand van 1 m bijvoorbeeld uit te drukken: CAz = 1,2x 10-6-6 A. A • m / mm. Geef voor draagbare galvanometers in het paspoort de prijs van de schaalverdeling aan, bijvoorbeeld: 1 deling = 0,5 x 10
De meest gevoelige moderne spiegelgalvanometers hebben een constante waarde van maximaal 10-11 A-m/mm. Voor draagbare galvanometers is de constante ongeveer 10-8 — 10-9 A / div.
De norm voor galvanometers staat toe dat een constante (of schaalverdeling) ± 10% afwijkt van wat in het paspoort staat aangegeven.
Een belangrijk kenmerk van de galvanometer is de constantheid van de nulpositie van de wijzer, wat wordt opgevat als het niet terugkeren van de wijzer naar de nulmarkering wanneer deze soepel beweegt vanaf de eindmarkering van de schaal. Volgens deze parameter zijn galvanometers verdeeld in constante ontladingen. De conventionele indicatie van de permanente ontlading bij de nulpositie van de wijzer van de galvanometer, bestaande uit de numerieke aanduiding van de permanente ontlading ingesloten in een diamant, wordt bij het markeren op de schaal van de galvanometer toegepast.
Rijst. 2. Galvanometer
Veel galvanometers bieden een magnetische shunt. Door de positie van de shunt aan te passen met behulp van de naar buiten gebrachte hendel, is het mogelijk om de waarde van de magnetische inductie in de werkspleet te veranderen.Dit verandert zowel de constante als een aantal andere parameters van de galvanometer. Zoals vereist door de norm, moet de magnetische shunt de gelijkstroom minstens 3 keer veranderen. In het paspoort van de galvanometer en in de markering worden de waarden van de constante aangegeven in twee eindposities van de shunt - volledig ingebracht en volledig teruggetrokken.
De galvanometer moet een corrector hebben die de wijzer naar de ene of de andere kant van de nulmarkering beweegt tijdens cirkelvormige rotatie. Galvanometers met een beweegbaar ophangdeel moeten zijn voorzien van een slot (een voorziening voor het mechanisch vastzetten van het beweegbare deel), dat bijvoorbeeld in werking treedt wanneer het toestel wordt gedragen.
Vanwege hun hoge gevoeligheid moeten galvanometers worden beschermd tegen interferentie.Dus worden galvanometers beschermd tegen mechanische schokken door ze op hoofdmuren of speciale sokkels te monteren, tegen lekstromen - door elektrostatische afscherming, enz.
De aard van de beweging van het bewegende deel van de galvanometer wanneer de gemeten waarde verandert, hangt af van de demping, die wordt bepaald door de weerstand van het externe circuit. Voor het gemak bij het werken met een galvanometer wordt deze weerstand gekozen dicht bij de zogenaamde externe kritische weerstand RKaangegeven in het paspoort van de galvanometer. Als de galvanometer gesloten is voor een externe kritische weerstand, nadert de pijl soepel en in een minimale tijd de evenwichtspositie, passeert deze niet en schommelt er niet omheen.
Met een ballistische galvanometer kunt u kleine hoeveelheden elektriciteit (stroompuls) meten die over korte tijdsperioden stromen - fracties van een seconde. De ballistische galvanometer is dus ontworpen voor pulsmetingen.De ballistische galvanometertheorie laat zien dat als we aannemen dat het bewegende deel begint te bewegen na het einde van de stroompuls in de spoel van het bewegende frame, de hoeveelheid elektriciteit die in circuit B stroomt, evenredig is met de eerste maximale afbuiging van de aanwijzer α1m, d.w.z. is. Q = SatNS α1m, waarbij Cb de ballistische constante van de galvanometer is, uitgedrukt in hangers per divisie.
Opgemerkt moet worden dat Sb niet onveranderd blijft voor een bepaalde galvanometer, maar afhangt van de weerstand van het externe circuit, dat meestal experimenteel moet worden bepaald tijdens het meten. Aan de bovenstaande veronderstelling wordt voldaan hoe nauwkeuriger, hoe groter het traagheidsmoment van het bewegende deel van de galvanometer en dus hoe langer de periode van vrije oscillaties To. Voor ballistische galvanometers is T0 tientallen seconden (voor conventionele galvanometers — eenheden van seconden). Dit wordt bereikt door het traagheidsmoment van het bewegende deel van de galvanometer te vergroten met behulp van een extra onderdeel in de vorm van een schijf.