YAPISINA GÖRE ÖLÇÜ ALETLERİ 1 - ANALOG VE DİJİTAL ÖLÇÜ ALETLERİ
ANALOG VE DİJİTAL ÖLÇÜ ALETLERİ Tanımlar Analog Ölçü Aletleri Analog Ölçü Aletleri Analog ölçü aleti, hareketli bir ibreyle büyüklüğün değerini gösteren ölçü aletleridir. Gösterge üzerinde belli işaretler olduğundan böyle ölçü aletlerini okumayı öğrenmek gerekir. Bir yada iki basamağa kadar ondalık değer okunabilmesine rağmen genelde değerleri tam sayı olarak gösterirler. Bazı insan hatası her zaman okuma katılır beri ondalık yerlerde alınan okumaları her zaman, tamamen doğru olmayabilir. Ölçü aletini okumadaki bazı hatalardan dolayı ondalık değerlerdeki okumalar her zaman doğru olmayabilir. 2
ANALOG VE DİJİTAL ÖLÇÜ ALETLERİ Tanımlar Analog Ölçü Aletleri İlk hareketli ibreli akım algılayan aygıt 1820 de galvanometre oldu. 1920 lerin Cep Multimetresi Günümüzde kullanılan analog multimetre 3
ANALOG VE DİJİTAL ÖLÇÜ ALETLERİ Tanımlar Analog Ölçü Aletleri Çalıştırma (Saptırma) Kuvveti Kontrol Kuvveti Yay ile Kontrol Kuvveti Karşı Ağırlık ile Kontrol Kuvveti Amortisör Kuvveti Havalı amortisör Sıvılı amortisör Elektromanyetik amortisör Kontrol Kuvveti Kontrol yayı ve karşı ağırlıkla kontrol kuvveti 4
ANALOG VE DİJİTAL ÖLÇÜ ALETLERİ Tanımlar Analog Ölçü Aletleri Amortisör Kuvveti Havalı amortisör Atalet Momenti Dik ve kanatlı tip sıvılı amortisör Cambazın elinde uzun bir çubuk var. Çubuğun uzun olması, onun eylemsizlik momentini arttırarak dönmeye karşı direnç oluşturur ve cambazın dengeyi sağlamasına yardımcı olur. Elektromanyetik amortisör 5
ANALOG VE DİJİTAL ÖLÇÜ ALETLERİ Tanımlar Analog Ölçü Aletlerinin Yapısı Analog Ölçü Aletlerinin Mekanik Kısımları Daimi Mıknatıslar Skala Taksimatı ve İbreler Sıfır Ayar Vidası ve Kalibrasyon Sıfır ayar vidası a-örnek skala taksimatı, b- İbreler, c- Bir ampermetre skalası 6
ANALOG VE DİJİTAL ÖLÇÜ ALETLERİ Tanımlar Analog Ölçü Aletlerinin Yapısı verilir: Analog ölçü aletlerinin skala taksimatında genellikle aşağıda belirtilen bilgilere yer Ölçü aletini yapan firmanın adı ve firmanın amblemi Elektrik akımının hangi cinsinde kullanılacağı (AC-DC) Aletin ölçüm yapılırken bulunması gereken duruş şekli Aletin duyarlılığı Ölçü aletinin yalıtkanlık kontrolünün kaç volt ile yapıldığı Ölçü aletinin sembolü, Ölçme hatası Üretim ve seri numarası Kullanım frekansı 7
ANALOG VE DİJİTAL ÖLÇÜ ALETLERİ Tanımlar Analog Ölçü Aletlerinin Yapısı 8
ANALOG VE DİJİTAL ÖLÇÜ ALETLERİ Tanımlar Dijital Ölçü Aletlerinin Yapısı Dijital Ölçü Aletleri (DMM - Digital Multimeter) Dijital ölçü aletleri ile yapılan ölçümlerde kolay sonuç alınabilmekte ve okuma hatasından kaynaklanan hatalar söz konusu olmamaktadır. Dijital ölçü aletleri, ölçtüğü değeri ayrıntılı olarak ast ve üst katlarını belirterek sayısal olarak ölçebilmektedir. Dijital ölçü aletleri aynen analog ölçü aletlerinde olduğu gibi tek büyüklüğü ölçmek için ampermetre, voltmetre, wattmetre vb. şeklinde yapılmaktadır. Aynı zamanda birden fazla büyüklüğü ölçmek ve değişik test işlemlerini yapmak için de dijital multimetreler yapılmaktadır. 9
ANALOG VE DİJİTAL ÖLÇÜ ALETLERİ Tanımlar Dijital Ölçü Aletlerinin Yapısı Dijital multimetreler ile akım, gerilim, direnç ve endüktans ölçümlerinin yanı sıra frekans, diyot kontrol, sıcaklık, transistör α ya da β akım kazancı vb. değerler de ölçen dijital ölçü aletleri üretilmektedir. Bu yüzden bu ölçü aletlerine, çok sayıda büyüklük ölçtüğünden multimetre denmektedir. İlk dijital multimetre 1955 yılında Non Linear Systems tarafından imal edilmiştir. 10
ANALOG VE DİJİTAL ÖLÇÜ ALETLERİ Tanımlar Dijital Ölçü Aletleri Dijital Ölçü Aletlerinde Bilinmesi Gereken Özellikler Dijit (Digit) Counts (Hane sayısı) Çözünürlük (Resolution) Doğruluk (Accuracy) Range (Ölçüm Kademeleri) Etkin Değer (RMS-Root Mean Square) RMS Ölçüm (AC True) AC, DC ve True RMS Ölçüm Koruma Yöntemleri 11
ANALOG VE DİJİTAL ÖLÇÜ ALETLERİ Tanımlar Dijital Ölçü Aletlerinin Yapısı Dijit (Digit): Dijital ölçü aletleri ölçüm sonucunu sayısal bir göstergede onluk sayı sistemi ile gösterir. Dijital ölçü aletlerinin en büyük avantajı ölçülen değerin direk olarak herhangi bir işlem uygulanmadan okunabilmesidir. Digit sayısı, dijital ölçü aletinde okunabilecek maksimum değeri ifade eder. Üretimde kullanılan digit değerleri 3½, 4½ gibi sayılarla ifade edilir. Bu değerler büyüdükçe ölçü aletinin hassasiyeti artar. 3½ DIGIT = 1999 4½ DIGIT = 19999 12
ANALOG VE DİJİTAL ÖLÇÜ ALETLERİ Tanımlar Dijital Ölçü Aletlerinin Yapısı Counts: Ölçü aletinin üretiminde 3½, 4½ sayılarına ek olarak 3¾, 4¾ sayılarıyla ifade edilen dijital ölçü aletleri üretilmeye başlamıştır. Karışıklığı ortadan kaldırmak için hane sayısını gösterecek en büyük sayıya Counts ifadesi kullanılması tavsiye edilmiştir. Counts ne kadar büyük ise ölçü aleti o kadar iyidir. 3½ DIGIT = 2000 COUNTS (0-1999 arası gösterir) 3¾ DIGIT = 4000 COUNTS (0-3999 arası gösterir) 3¾ DIGIT = 6000 COUNTS (0-5999 arası gösterir) 4½ DIGIT = 20000 COUNTS (0-19999 arası gösterir) 4¾ DIGIT = 40000 COUNTS (0-39999 arası gösterir) 5½ DIGIT = 120000 COUNTS (0-119999 arası gösterir) 5½ DIGIT = 200000 COUNTS (0-199999 arası gösterir) 6½ DIGIT = 1200000 COUNTS (0-1199999 arası gösterir) Tam sayı 10 a (0-9) kadar gösterebilirken, ½-digit sadece maksimum değeri 1 olan iki rakamı gösterebilir. ¾-digit özelliğine göre 0,1,2,3,4 ve 5 şeklinde dört rakamı gösterebilir. 13
ANALOG VE DİJİTAL ÖLÇÜ ALETLERİ Tanımlar Dijital Ölçü Aletlerinin Yapısı 3½ DIGIT = 1,999 yada 2000 COUNTS 4½ DIGIT = 19,999 yada 20000 COUNTS 5½ DIGIT = 119,999 yada 120000 COUNTS 6½ DIGIT = 1199,999 yada 1200000 COUNTS 14
ANALOG VE DİJİTAL ÖLÇÜ ALETLERİ Tanımlar Dijital Ölçü Aletlerinin Yapısı Ölçüm Kademeleri (Range) Ölçü aletinin farklı büyüklükleri ölçebilmesi için tasarlamış kademe anahtarıdır. Kademe seçimi genelde manuel olarak gerçekleştirilirken bazı multimetrelerde bu işlem otomatik olarak (Auto Range) sağlanır. Ölçme işlemine güvenli ölçüm yapılabilmek için en yüksek kademeden başlanmalıdır. Kademe değerini yüksek seçmek ölçü aletinin zarar görmesini engeller. Uygun kademe seçimi yapmak, en iyi ölçüm sonucunu elde etmede çok önemlidir. Bunun için komitaör en yüksek kademeden başlayarak düşürülmelidir. Analog ve Dijital Ölçü Aleti Kademe Anahtarları 15
ANALOG VE DİJİTAL ÖLÇÜ ALETLERİ Tanımlar Dijital Ölçü Aletlerinin Yapısı Çözünürlük (Resolution) Dijital ölçü aletinin ölçebileceği en küçük değişim değerini gösterir. Çözünürlük arttıkça ölçü aleti daha küçük değişimleri ölçebilir hale gelir. Bunun için seçilen kademenin ölçüm sonucuna mümkün olduğunca yakın seçilmesi gereklidir. Düşük kademeli ölçü aletleri ile küçük ölçümler hassas olarak yapılabilir. Doğruluk (Accuracy) Ölçü aletinin yapabileceği en büyük hata değeridir. Dijital ölçü aletlerinde hatalar A/D Çeviriciler ve Gerilim Bölücü dirençlerinden kaynaklanır. Ölçü aletlerinde ±%1, ±%0,0035 gibi değerler olarak verilir. Kademe 4000Counts 40000Counts 4V 3,123V 3,1234V 40V 3,12V 3,123V 400V 3,1V 3,12V Ölçü Aleti İle Farklı Kademelerde Gerilim Ölçümü 16
ANALOG VE DİJİTAL ÖLÇÜ ALETLERİ Tanımlar Dijital Ölçü Aletlerinin Yapısı Etkin Değer (RMS) AC ölçmelerinde kullanılan bir değerdir. Tanım olarak DC değere eşit iş yapan AC değeridir. Multimetrelerde hata payları ölçülen değerin frekansı ile de ilgilidir. Alt düzeyde ölçü yapacak olan ölçü aletleri 50-60Hz lik frekanslarda üretilirler. Üst düzeydeki ölçü aletleri için frekans aralığı daha yüksek değerlerdedir. AC True RMS Ölçümü AC sistemlerde sinüs, kare, üçgen, testere dişi gibi çok değişik dalga şekilleri olabilir. Sinüsoidal gerilimleri ölçmek kolaydır ancak devrede bulunan bobin ve kondansatör gibi elemanların etkisiyle cosφ nin değişimi ölçümün sonucunu etkileyebilir. Örneğin bir transformatörün çektiği akım True Rms olmayan bir ölçü aleti ile ölçüldüğünde sonuç yanlış olacaktır. Bu durumda doğru ölçüm için ölçü aletinde AC-DC çeviricinin True RMS çevirici olması zorunludur. 17
ANALOG VE DİJİTAL ÖLÇÜ ALETLERİ Multimetreler Multimetreler - AVOmetreler Radyo alıcı ve diğer vakum tüplü elektronik cihazlara kadar yaygın olan Multimetreler 1920'lerde icat edildi. Doğru ve alternatif akım, gerilim ölçümlerinin yanı sıra direnç, iki nokta arasında kopukluk kontrolü, transistör kontrolü, kapasite, endüktans ölçümlerinin yapılabildiği komple bir ölçü aleti olduğundan çok sayıda büyüklüğün ölçülmesi anlamına gelen multi kelimesi kullanılmış ve bu tip aletlere multimetreler denilmiştir. Analog ve dijital olarak ölçülecek değerleri kadranında gösterebilir. Analog multimetrelerde ölçtüğü bütün büyüklükleri göstermek amacı ile bölümlendirilmiştir. Dijital multimetrelerde ölçülecek değer seçilen kademeye göre direk olarak gösterilir. Analog aletteki ölçümde ölçmeyi yapan kişinin okumasına göre değerler farklı çıkabilmektedir ancak dijital aletlerde sonuç direk ekranda görüldüğünden okuma hatası söz konusu olmamaktadır. 18
ANALOG VE DİJİTAL ÖLÇÜ ALETLERİ Multimetreler 1920 lerin Cep Multimetresi İlk AVOmetrelerden Model 8 AVOmetre Günümüz Multimetresi 19
ANALOG VE DİJİTAL ÖLÇÜ ALETLERİ Multimetreler Galvanometrenin tam skala sapma akımı: 100μA DC Akım: 50μA - 2,5mA - 25mA - 0,25A, 10A DC Gerilim: 0,1V - 0,25V - 2,5V - 10V - 50V - 250V - 1000V AC Gerilim: 10V, 50V, 250V, 1000V Direnç: Rx1, Rx10, Rx100, Rx1K DC Duyarlılık: 20KΩ/V AC Duyarlılık: 9KΩ/V Ölçebileceği frekans aralığı: 20Hz 100KHz Tam sapma hatası: DC kademeler için ± %2 AC kademeler için: ± % 3 20
ANALOG VE DİJİTAL ÖLÇÜ ALETLERİ Multimetreler Multimetreler yapısına göre: Analog multimetreler Dijital multimetreler Pens multimetreler Multimetreler gösterme şekline göre: Analog multimetreler Dijital multimetreler Analog ve Dijital Ölçü Aletlerinin Önden Görünüşü 21
ANALOG VE DİJİTAL ÖLÇÜ ALETLERİ Analog Multimetreler 22
ANALOG VE DİJİTAL ÖLÇÜ ALETLERİ Dijital Multimetreler 23
ANALOG VE DİJİTAL ÖLÇÜ ALETLERİ Multimetreler Dijital Multimetre - DMM Analog Multimetre Pens Multimetre 24
ANALOG VE DİJİTAL ÖLÇÜ ALETLERİ Multimetreler Multimetrelerle ölçme yapılırken şu hususlara dikkat edilmelidir. Ölçülecek büyüklüğün cinsine göre cihaz bağlanmalıdır. Ölçü aleti ile akım ölçülecekse seri, gerilim ölçülecekse paralel bağlantı yapılmalıdır. Komitatör ölçülecek büyüklüğün cincine göre ayarlanmalıdır (AC, DC gibi). Ölçülecek büyüklüğün değerine dikkat edilmeli ve ölçülecek büyüklüğün en büyük kademesinden başlanmalıdır. En iyi ölçüm değeri okununcaya kadar kademe düşürülmelidir. Ölçme işlemi bitince cihaz "off" kademesine alınarak kapatılmalıdır. Önemli Açıklama Bazı ölçümlerde enerji altında ölçme yapılmamalıdır. (Direnç ölçümü) Analog multimetrelerde ohmmetre kademesinde pil harcandığından alet kullanılmadığı zaman ohmmetre kademesinde bırakılmamalıdır. 25
ÖLÇÜ ALETLERİNDE GÜVENLİK - Tanımlar Ölçü Aletlerinde Güvenlik İnsan hayatını korumak amacıyla alınan tedbirlerin tümüne Güvenlik denir. Güvenliğin temel amacı insanı korumaktır. İkinci amaç, kullanılan aletin güvenliğidir. Her iki amaç teknik emniyet kavramını getirir. Ölçü aleti alınırken güvenlikten dolayı kaliteden ödün verilmemelidir. Güvenlik tüm ölçü aletleri için geçerlidir. Multimetreler ve pens ampermetreler çok değişik ölçümlerde kullanıldıklarından emniyet daha olmaktadır. Endüstride kullanılan elektronik sistemler parazit yapıp gerilim dalgalanmalarına neden olabilir. Büyük güçlerde bu değişimler binlerce voltluk değerlere ulaşabilir. Bu nedenle seçilecek olan ölçü aletinin bu gerilim dalgalanmalarına dayanabilecek şekilde olmasına dikkat edilmelidir. Bu tür olaylarda ölçü aletinin ve çalışanların güvenliğini sağlamak amacıyla güvenlik standardı geliştirilmiştir. 26
ÖLÇÜ ALETLERİNDE GÜVENLİK - Güvenlik Seviyeleri Önceleri IEC 348 (IEC:International Electrotechnical Commission: Uluslararası Elektroteknik Kurulu) olarak kullanılan standart daha sonra IEC-1010-1 olarak değiştirilmiştir. Bu standart güvenlik seviyelerini 4 temel gruba ayırır. CAT IV: Kaynak servis girişleri, ana panolar, kaynak sayaçları ve birincil aşırı gerilim üreten ekipmanlar gibi hata akım seviyeleri çok yüksek olabilen yerlerde kullanılırlar. Kaynak seviyesi IEC-1010-1 dışında. CAT III: Dağıtım seviyesi, ana besleme. Dağıtım panoları, aydınlatma sistemleri, motor ve 3 fazlı cihaz fişleri gibi sürekli yüklerde kullanılır. CAT II: Tek faz şebekelerin sonunda alt devrelerde kullanılır. Portatif (taşınabilir) cihazlar, ev aletleri, prize bağlanan alıcılar. CAT I: Ekipmanın elektriğe doğrudan bağlı olmağı durumlarda kullanılır. Haberleşme ve elektronik ekipmanlar. 27
ÖLÇÜ ALETLERİNDE GÜVENLİK - Tanımlar Araçlar test edildiği değerler aşağıdaki gibidir. CAT II 600V 4000V Geçici tepe darbesi 12Ohm kaynak CAT II 1000V 6000V Geçici tepe darbesi 12Ohm kaynak CAT III 600V 6000V Geçici tepe darbesi 2Ohm kaynak CAT III 1000V 8000V Geçici tepe darbesi 2Ohm kaynak CAT IV 600V 8000V Geçici tepe darbesi 2Ohm kaynak CAT IV 1000V 12000V Geçici tepe darbesi 2Ohm kaynak CAT III- 1000 V CAT IV-600 V CAT III-1000 V CAT III- 600 V 28
ÖLÇÜ ALETLERİNDE GÜVENLİK - Güvenlik Seviyeleri 29
ÖLÇÜ ALETLERİNDE GÜVENLİK - Güvenlik Seviyeleri CAT IV: Kırmızı ile çizilmiş hat Trafo merkezleri ile bina içi dağıtım kutu arasındaki ölçümler. CAT III: Turuncu ile çizilmiş hat. Bina içi Dağıtım kutusundan ev aletlerinin bağlandığı prizlere ve aydınlatma aygıtlarına kadar olan hatlardaki ölçümler CAT II: Sarı ile çizilmiş hat. Prizlerden Ev aletlerine kadar olan hatlardaki ölçümler yada portatif ölçü aletlerinde. CAT I: Ana güç kaynağına direk olarak bağlanmamış olan hatlardaki ölçümler. 30
ÖLÇÜ ALETLERİNDE GÜVENLİK - Güvenlik Seviyeleri 31
ÖLÇÜ ALETLERİNDE GÜVENLİK - Tanımlar Pille çalışan elektronik cihazların içinde veya gerilimin üretildiği iç aygıtlar Cihazlar ve prizler arasındaki elektrik malzemeleri yada ev aletleri gibi ev içinde kullanılan elektrikli 32 aygıtlar
ÖLÇÜ ALETLERİNDE GÜVENLİK - Tanımlar Kontaktörler, koruma cihazları, anahtarlar ve prizlerin montajında Orta gerilim trafolarının sekonder tarafında, sayaçlarda, havai hat bağlantılarında 33
34 TEMEL ELEKTRİKSEL ÖLÇMELER
TEMEL ELEKTRİKSEL ÖLÇMELER- Tanımlar Döner Bobinli Galvanometreler İlk olarak elektrik akımını algılayan hareketli ibreye sahip aygıt 1820 de galvanometre olmuştur. Galvanometreler, ölçme tekniğinde kullanılan ölçü aletlerinin en duyarlısı ve doğru ölçenidir. Galvanometre denince çok küçük değerde akım veya gerilim ölçen (mili ve mikro birim değerinde) ölçü aleti akla gelir. Uygulamada kullanılan ölçü aletlerinin büyük bir kısmı (ampermetre, voltmetre ve ohmmetre gibi), hassasiyetinden en az derecede fedakarlık edilip ve sağlamlığı arttırılmış galvanometre denilen aletin geliştirilmiş olanlarıdır. 35
TEMEL ELEKTRİKSEL ÖLÇMELER- Tanımlar Hareketli demir ampermetre modeli. Bobinden geçen akımın artışı ile piston bobinin içine daha fazla çekilir ve işaretçiyi sağa doğru saptırır. Sıfır merkezli ampermetre 36
TEMEL ELEKTRİKSEL ÖLÇMELER- Tanımlar Galvanometreler elektrik miktarı ve elektrik akımına çevrilebilen akı, seviye, titreşim, ısı, ışık gibi bazı değerlerin ölçülmesinde de kullanılır. elektrik akımının ya da gerilimin değeri çok küçük olduğundan akım ve gerilim değerleri galvanometreler vasıtasıyla hassas olarak ölçülüp yükselteçler ile ölçülebilecek değerlere ulaştırılır (Transdüserler) yada galvanometrenin ibresi direk olarak ölçülmek istenen değer ile taksimatlandırılır. Sıfırı Ortada Galvanometre 37
TEMEL ELEKTRİKSEL ÖLÇMELER- Tanımlar Karşı koyma momentini (kuvvetini) küçük tutmak için; bobin, platin-nikel gibi dayanıklı bir askı teline asılmalıdır. Galvanometreler içerisinden akım geçen bobinde meydana gelen manyetik alanın mıknatıs manyetik alanı ile etkileşimi sonucunda bobine bağlı ibrenin sapması şeklinde çalışır. Bobinden geçen akım ne kadar büyükse sapma o kadar fazla olur. 38
TEMEL ELEKTRİKSEL ÖLÇMELER- Tanımlar Galvanometre enine kesiti 39
TEMEL ELEKTRİKSEL ÖLÇMELER- Tanımlar Döner bobinli galvanometrelerin özellikleri Sadece doğru akım ve gerilim devrelerinde kullanılırlar. Aletin çalışması için gerekli manyetik alan daimi mıknatıstan sağlandığından en küçük akımlarda bile büyük sapmalar gösterir. Yani alet duyarlıdır. Doğruluk derecesi diğer ölçü aletlerinden üstündür. Aşırı yüklere karşı dayanıksızdır. Dış manyetik alanlardan etkilenmezler. Hassas ölçme yaptıklarından kullanım alanları geniştir. Alternatif akım devrelerinde ölçme yapamazlar. Fakat ilave edilen doğrultmaç devresi ile bu sakınca da ortadan kalkmış olur. 40
KAYNAKLAR 1. NACAR, A. Mahmut; Elektrik-Elektronik Ölçmeleri ve İş Güvenliği 2. ANASIZ, Kadir; Elektrik Ölçü Aletleri ve Elektriksel Ölçmeler; MEB Yayınları 3. MEGEP; Fiziksel Büyüklüklerin Ölçülmesi; Ankara 2011 4. MEGEP; Elektriksel Büyüklüklerin Ölçülmesi; Ankara 2011 5. www.transcat.com New International Safety Standards for Digital Multimeters 6. www.wikipedia.org 41