Do działania tej grupy mierników wykorzystuje się siłę działającą na umieszczony w polu magnetycznym przewód, w którym płynie prąd elektryczny. Część nieruchomą przyrządu stanowi magnes trwały, między którego nabiegunnikami umieszczony jest walec wykonany z materiału ferromagnetycznego miękkiego.
Mierniki magnetoelektryczne
Kształt nabiegunników i usytuowanie walca są takie, że dwie szczeliny powietrza między nimi mają jednakową szerokość, co zapewnia stałą wartość indukcji magnetycznej B w obu szczelinach.. W szczelinach umieszczone są dwa boki cewki osadzonej na osi, do której przymocowana jest wskazówka. Moment zwracający wytwarzają dwie spirale sprężynki, które umożliwiają także doprowadzenie prądu do ruchomej cewki. Jeżeli przez uzwojenie cewki płynie prąd I, to na każdy bok cewki znajdujący się w szczelinie miedzy nabiegunnikiem a walcem z materiału ferromagnetycznego działa siła ( wg wzoru): F = z B I l gdzie:
z – liczba zwojów cewki
B – indukcja magnetyczna w szczelinie praktycznie równomierna wzdłuż całego nabiegunnika
I – długość boku cewki znajdującego się w polu magnetycznym
AMPEROMIERZE: Cewki mierników magnetoelektrycznych ze względu na wymaganą lekkość wykonywane są z cienkiego drutu. Miernikiem magnetoelektrycznym można, więc mierzyć bezpośrednio prąd o wartości nie przekraczającej wartości dopuszczalnej prądu do uzwojenia jego cewki. Amperomierze wyskalowane w mikroamperach nazywane są odpowiednio mikroamperomierzami i miliamperomierzami. Amperomierze o czułości mniejszej od jednego mikroampera nazywane są galwanometrami.
OMOMIERZE – miernik do pomiaru rezystancji, w takim omomierzu szeregowo z ustrojem magnetoelektrycznym właczone jest źródło napiecia stałego E rezystor dodatkowy RS oraz rezystancja miezona Rx
WOLTOMIERZE: Jeżeli szeregowo z ustrojem miernika magnetoelektrycznego zostanie włączony opornik szeregowy Rd , to prąd płynący przez ustrój I =U/Ru+Rd
Podziałka takiego miernika jest równomierna i może być wyskalowana bezpośrednio w jednostkach napięcia.
Przy pomiarze napięć w o wartościach większych od zakresu woltomierza magnetoelektrycznego zakres woltomierza rozszerza się przez włączenie szeregowane z woltomierzem mającym rezystancję Ru rezystora Rd. Dla n- krotnego rozszerzenia zakresu woltomierza.
Precyzja i Ograniczenia Mierników Elektromagnetycznych
Mierniki elektromagnetyczne, mimo swojej niezawodności i szerokiego zakresu zastosowań, nie są pozbawione ograniczeń. Precyzja pomiarów może być wpływana przez różne czynniki, takie jak temperatury otoczenia, wpływ zewnętrznych pól magnetycznych czy starzenie się komponentów. Wartości te mogą być również ograniczone przez charakterystykę samego przyrządu, taką jak maksymalny prąd czy napięcie, które jest w stanie zmierzyć.
Dodatkowo, konieczność uwzględnienia wpływu rezystancji wewnętrznej miernika oraz wpływu tego rezystora na mierzone obwody, zwłaszcza w przypadku pomiarów w obwodach o niskiej impedancji, jest jednym z kluczowych wyzwań przy stosowaniu tych przyrządów.
Kalibracja i Utrzymanie Mierników Elektromagnetycznych
Zarządzanie i utrzymanie mierników elektromagnetycznych jest kluczowe, aby zapewnić ich długotrwałą precyzję i niezawodność. Kalibracja, czyli proces sprawdzania i dostosowywania wartości wskazań miernika, jest niezbędna, aby zapewnić, że wyniki pomiarów są dokładne i powtarzalne.
Proces ten może obejmować porównanie wskazań miernika z wartościami wzorcowymi i dostosowanie go, aby eliminować wszelkie błędy. Utrzymanie, które może obejmować regularne kontrole, czyszczenie i, w razie potrzeby, wymianę zużytych części, jest również kluczowe, aby zapewnić, że miernik działa poprawnie przez cały okres jego eksploatacji.
Choć mierniki elektromagnetyczne mogą być postrzegane jako technologia starszej generacji, ich zastosowanie w nowoczesnej technologii nadal jest istotne. Na przykład, mogą być one używane w systemach energetycznych do monitorowania i regulacji obciążeń, zapewniając stabilność i bezpieczeństwo sieci. W przemyśle, mierniki te mogą być wykorzystywane do monitorowania maszyn i urządzeń, pomagając w utrzymaniu optymalnej wydajności i zapobieganiu awariom. W dziedzinie badań i rozwoju, precyzja i niezawodność mierników elektromagnetycznych mogą być kluczowe w eksperymentach, gdzie dokładne pomiary są kluczowe.
Przyszłość Mierników Elektromagnetycznych
W erze cyfryzacji i automatyzacji, przyszłość mierników elektromagnetycznych może wydawać się niepewna. Jednakże, ich zdolność do dostarczania precyzyjnych, niezawodnych pomiarów w różnorodnych warunkach sprawia, że nadal będą one miały swoje miejsce w świecie technologii.
Rozwój w dziedzinie materiałów i technologii może prowadzić do powstania nowych, bardziej zaawansowanych mierników elektromagnetycznych, które będą mogły lepiej radzić sobie z wyzwaniami, takimi jak zakłócenia czy wpływ zewnętrznych warunków. Integracja z nowoczesnymi technologiami, takimi jak IoT czy systemy zarządzania danymi, może również otworzyć nowe możliwości dla tych sprawdzonych narzędzi pomiarowych.