Mierniki magnetoelektryczne

I. DZIAŁANIE
Mierniki magnetoelektryczne to przyrządy pomiarowe służące do mierzenia natężenia prądu elektrycznego stałego, w których pomiar odbywa się dzięki wzajemnemu oddziaływaniu pola magnetycznego magnesu trwałego z polem magnetycznym wytworzonym przez mierzony prąd płynący w ruchomej cewce połączonej ze wskazówką. Mierniki te mogą określać też wartości innych wielkości fizycznych przetwarzanych na prąd elektryczny.
Wzajemne oddziaływanie pól tworzy moment obrotowy kompensowany przez moment sił zwrotnych powstających dzięki sprężystemu zastosowaniu cewki. Położenie równowagi momentów sił jest proporcjonalne do natężenia prądu elektrycznego płynącego w cewce.
W miernikach magnetoelektrycznych następuje odchylenie organu ruchomego w wyniku współdziałania pola magnetycznego magnesu i ruchomej cewki, przez którą płynie prąd. Magnes stały z nabiegunnikami wykonanymi ze stali stanowi element nieruchomy miernika. Organem ruchomym jest cewka nawinięta cienkim, izolowanym przewodem miedzianym. Cewka jest umieszczona w taki sposób, aby jej oś obrotu pokrywała się z osią geometryczną szczeliny obwodu magnetycznego. Do cewki przymocowana jest wskazówka, która na tarczy pokazuje wartość mierzonej siły. Jeżeli przez zwoje cewki płynie prąd stały "I", doprowadzony przez spiralne sprężyny, w której pole magnetyczne ma stałą indukcję "B", to zaczyna działać siła "F", której wartość określa się wzorem: F=B I l [N]; gdzie "l" to głębokość zanurzenia cewki w polu magnetycznym. Siła ta działa na obydwa boki cewki, powstaje więc moment napędowy ustroju pomiarowego M=F a. Przy czym "a" oznacz szerokość cewki.
Kąt nachylenia cewki jest proporcjonalny do prądu płynącego w tej cewce i określa się go za pomocą wskazówki przesuwającej się wzdłuż podziałki. Miernik magnetoelektryczny jest typowym miernikiem prądu stałego reagującym na zwrot prądu, dlatego też w miernikach magnetoelektrycznych zaznacza się biegunowość jednego z zacisków, na przykład z zacisku plus (+). Mierniki magnetoelektryczne tego typu mogą być używane jako amperomierze lub woltomierze. Zaletami mierników magnetoelektrycznych są: duża czułość, dokładność oraz mały pobór mocy.

II. ZASTOSOWANIE
Zalety ustroju elektromagnetycznego spowodowały również jego zastosowanie do pomiarów prądu przemiennego. Z uwagi na to, iż mierniki te nie reagują bezpośrednio na przepływ prądu przemiennego, którego wartość średnia jest równa zeru, konieczne jest wyprostowanie prądu przed doprowadzeniem go do cewki miernika. W tym celu używa się prostowników (diod germanowych). W miernikach elektrycznych prostownikowych stosuje się zwykle układ mostkowy złożony z czterech diod. Ze względu na zmiany rezystancji prostowników ze zmianą temperatury zwykle łączy je w szereg z wbudowanym opornikiem. Mierniki magnetoelektryczne prostownikowe są używane powszechnie jako mierniki uniwersalne, tj. woltomierze z przełącznikiem do pomiarów przy prądzie stałym i przemiennym. Bocznik wielozakresowy i opornik szeregowy wielozakresowy są wmontowane w obudowę miernika. Mierniki uniwersalne odznaczają się małym poborem mocy, ale też małą dokładnością

III. RODZAJE
Magnetoelektryczne przyrządy pomiarowe stosuje się jako:
1.Amperomierz - przyrząd służący do pomiaru natężenia prądu elektrycznego. Jego działanie opiera się na pomiarach efektów elektromagnetycznych, cieplnych itp., wywołanych przepływającym prądem. Włącza się go do obwodu elektrycznego szeregowo, w związku z czym istotną cechą jego jest niewielka oporność wewnętrzna, nie wpływająca na wartość mierzonego prądu. Amperomierze klasyfikuje się ze względu na: rodzaj mierzonego prądu (prądu stałego oraz przemiennego które mierzą wartość skuteczną, rzadziej średnią), wartość mierzonego prądu (mikro-, mili-, kilo-amperomierze), konstrukcję (magnetoelektryczny, elektromagnetyczny, cieplny), rodzaj wskazań (analogowy, cyfrowy).
2.Woltomierz - miernik elektryczny służący do pomiaru napięcia, włączany do obwodu elektrycznego równolegle. Zbudowany jest z odpowiednio wyskalowanego mikroamperomierza i dużego opornika elektrycznego. Pomiar odbywa się przez wyznaczenie natężenia prądu płynącego przez woltomierz, który charakteryzuje się znaczną opornością wewnętrzną. W zależności od zastosowania rozróżnia się woltomierze prądu stałego i prądu zmiennego.