Voltmetre ve Ampermetre
İnsanlar duyu organları ile elektrik akımını doğrudan algılayamaz. Ancak etkilerini dikkatlice gözlemleyerek, varlığı ve büyüklüğü hakkında güvenilir bir sonuç elde edilebilirler. Elektrik gerilimini ölçen aygıtlar elektrik enerjisini, doğrudan gözlemleme yapabileceğimiz bir başka enerji biçimine (genellikle mekanik bir harekete) çevirir.
Resim 1: Döner bobinli aygıtlar
Resim 1: Döner bobinli aygıtlar
Manyetik etki
Çoğu analog (ibreli) ölçüm aygıtları bu etkiyi kullanırlar ve bu işlem biçimini belirten „Döner-bobinli Aygıtlar“ olarak adlandırılırlar.
Bir sabit bir manyetik alan içinde dönebilir ibrenin takılı olduğu bobin bir spiral yay ile bir belirli noktada tutulur. Bobin içerisinden akan ölçülen akım, sabit manyetik alana karşı bir endüktif manyetik alan meydana getirir ve sonuçta oluşan kuvvet ibrenin bağlı olduğu yay kuvvetini yenerek ibreyi döndürür.
Keza, çok küçük akımların ölçülmesi gerektiği ve bu nedenle akımın meydana getirdiği manyetik alanın çok zayıf olması nedeniyle mekanik yapıyla ilgili önemli gereksinimler ortaya çıkar (ibrenin kolayca hareket edebilmesi, ataletinin düşük olması gibi...).
Döner-bobinli aygıtlar yalnızca doğru gerilim/doğru akımla çalışmaya uygundur, hatta birkaç Hertzlik bir dalgalı akım bile aygıtın atıl ibresinin titremesine ve bozulmasına yol açar. Dalgalı akımın ölçümü için ölçülecek akımın önce bir uygun doğrultucudan geçirilmesi gerekir ve böylece kırışık dalgacıklı bir doğru akım elde edilir. Bir bobinin direnci frekansa bağlı olarak değişir. Yani ölçeğin dalgalı akım için ayrıca kalibre edilmelidir. Bu ölçek sadece nispeten küçük frekanslar için (en fazla 1 kHz) geçerlidir.
Resim 2: Ampermetre ve voltmetrenin bağlantı şekli
Ölçüm sonuçlarının doğruluğu bakımından aygıtta bazı hususlara dikkat etmek gerekir:
- Bir ampermetre yüke seri bağlandığından, hatalı okuma yapmaması için iç direnci olabildiğince küçük olmalıdır.
- Bir voltmetrenin ise yüke paralel bağlandığından, hatalı okuma yapmaması için iç direnci olabildiğince büyük olmalıdır.
Bu iç direnç, benzer yapıda bir aygıt hem akım hem de gerilim ölçümünde kullanılmasına uygun büyüklükte olmalıdır. Genellikle bir kademe anahtarı ölçüm dirençlerini paralel veya seri bağlayarak esas ölçüm devresine bağlar.
Döner bobinli aygıtlar alternatif gerilimin sadece bir etken değerini (effective value) ölçebilir. Bu nedenle bir tepe değerinin (peak value) hesaplanması için ölçülen gerilimin dalga biçiminin (örneğin, sinüs gerilimi) bilinmesi gerekir.
Sıcak-telli ölçüm aygıtı
Resim 3: Sıcak-telli ölçüm aygıtı
Resim 3: Sıcak-telli ölçüm aygıtı
Bu durum bir sıcak-telli ölçüm aygıtında da aynıdır, ısınan tel için akımın doğru ya da alternatif olup olmadığı önemli değildir. Bu durumda ısınan tel genleşir, boyu uzar ve spiral yayı çeker, ibreyi döndürerek ölçüm göstergesinde farklı bir noktaya getirir.
Bu prensiple çalışan ölçü aygıtlarını yeterli duyarlılığı sağlayamaması nedeniyle kullanımı günümüzde gittikçe azalmıştır. Bunların yerini karmaşık yarıiletken teknolojisi ile geliştirilmiş, daha büyük ölçüm sahasında aynı frekans toleransı ile çalışan, birkaç kat daha fazla duyarlılığa sahip ölçüm aygıtları almaktadır.