Ölçü Aletleri ve Sınıflandırılması

Ölçü Aletleri

• Ölçme işlemi, bir ürünün miktarını ve fiyatını belirlemek için standart bir birimle karşılaştırma ihtiyacından doğar ve bu nedenle zorunlu bir faktördür.
• Elektriksel büyüklüklerin ölçülmesini zorunlu kılan etkenler şunlardır:
  • Harcanan elektrik enerjisinin ölçülmesi.
  • Alıcının çalışma standartlarına uygun elektriksel büyüklüklerle çalışıp çalışmadığının kontrol edilmesi ve sürekli çalışmasının sağlanması.
  • Ölçülen elektriksel büyüklüğe göre istenmeyen durumlara karşı önlem alınması.
  • Elektrik ve elektronik elemanlarının sağlamlık kontrolünün yapılması.
  • Devrelerde arıza tespiti yapmak ve enerji olup olmadığını kontrol etmek.

Ölçü Aletlerinin Sınıflandırılması

• Ölçü aletleri yapılarına göre analog ve dijital olarak sınıflandırılır.
• Analog ölçü aletleri, ölçtüğü değeri skala taksimatı üzerinden ibre ile gösterir ve çok çeşitli yapı ve skala taksimatlarına sahip olabilirler. Daha hassas ölçümler sağlarlar.
• Dijital ölçü aletleri, ölçtüğü değeri dijital bir göstergede sayılarla gösterir ve kullanımı analog aletlere göre daha kolaydır. Günümüzde, ayarlanan değer aşıldığında sinyal alma, ölçülen değerlerin bilgisayar ortamına aktarılması gibi ek özelliklere sahiptirler.

Doğruluk Derecesine Göre Sınıflandırma

• Ölçü aletleri doğruluk derecesine göre primer (birincil, hassas) ve sekonder (ikincil, orta kalite) olarak ikiye ayrılır.
• Primer ölçü aletleri yüksek doğruluk derecesine sahiptir, mili ve mikro seviyedeki ölçümleri hatasız yapar, yüksek hassasiyet değerlerine sahiptir. Genellikle laboratuvarlarda kullanılır ve pahalıdırlar. Hata oranları %0,1 - %0,2 arasındadır. Üretilen ölçü aletlerinin doğruluğunu belirlemek için kullanılır ve bu aletlere "etalon" (ayarlayıcı) denir.
• Sekonder ölçü aletleri daha kaba imal edilirler, hassasiyet ve doğruluk dereceleri daha düşüktür. Hata oranları %0,5 - %5 arasındadır. Primer tiplere göre daha ucuz olduklarından pratikte daha çok kullanılırlar.

Gösterme Şekline Göre Sınıflandırma

• Ölçü aletleri gösterme şekline göre direkt gösteren ve yazıcı (kayıt edici) aletler olarak sınıflandırılır.
• Direkt gösteren ölçü aletleri, ölçtükleri büyüklüğün o andaki değerini gösterirler. Analog (ibreli) veya dijital (sayısal) olabilirler ve akım, gerilim, direnç, güç, frekans, kazanç, sıcaklık ölçme işlemlerinde kullanılırlar.
• Yazıcı (kayıt edici) ölçü aletleri, ölçülen büyüklüğün değerini çizgi, nokta, harf ya da rakam ile kaydeden aygıtlardır. Analog (ibreli) veya dijital (sayısal) yapılı olabilirler ve iş, titreşim, ağırlık, basınç, sıcaklık, akış kaydetme işlemlerinde kullanılırlar.

Diğer Sınıflandırmalar

• Toplayan ölçü aletleri, ölçtükleri büyüklükleri sürekli olarak toplarlar. Örneğin, elektrik sayacı alıcıların çektiği enerjiyi numaratör düzeneği sayesinde sürekli toplar.
• Bellekli (hafızalı) ölçü aletleri, elektronikteki gelişmeler sayesinde üretilmiş çok işlevli aygıtlardır. Genelde dijital yapılıdır ve profesyonel kullanıcılar tarafından tercih edilirler.
• Taşınabilir ölçü aletleri, atölye, işletme ve laboratuvar ortamlarında pratik ölçüm yapmak amacıyla kullanılır ve sabit bir yere monte edilmezler.
• Pano tipi ölçü aletleri, sanayi, fabrika ve atölyelerde elektriksel büyüklüklerin sık sık kontrol edilmesi istenen yerlerde kullanılır ve pano veya tablo üzerine monte edilirler.

Ölçü Aletlerine Ait Terimler

• Doğruluk Derecesi: Ölçü aletlerinin hiçbirinin yüzde yüz doğru ölçüm yapamayacağı, dolayısıyla her aletin belirli bir hata payı olduğu belirtilir. İmalatçı firma, bu hata payını aletin üzerinde belirtir.
• Belirtilen hata miktarının, aletin ölçme sınırının aşılmadığı durumlarda geçerli olduğuna dikkat çekilir. Frekans, güç katsayısı, ölçülen akımın dalga şekli, ortam sıcaklığı ve aletin yanlış kullanımı gibi faktörlerin de ölçme hatasını artırabileceği vurgulanır.
• Ölçme hatasının az veya çok olması, aletin doğruluk derecesini gösterir ve ölçü aletleri doğruluk derecesine göre yedi sınıfa ayrılır.
• 0,1 ve 0,2 sınıfı aletlerin hata yüzdesi düşükken, 1,5 ve 2,5 sınıfı aletlerde hata yüzdesi daha yüksektir.
• Duyarlılık: Ölçü aletinde ölçülen büyüklüğün çok küçük değişimlerinin skala veya göstergede ifade edilebilmesidir. Dijital ölçü aletleri, analog aletlere göre daha hassas olabilirler.
• Sabite (K): Ölçme sınırı değerinin skala taksimatındaki bölüntü sayısına oranıdır.
• Ölçme Sınırı: Bir ölçü aletinin skala taksimatında gösterebildiği en büyük değerdir.
• Ölçme Alanı: Bir ölçü aletinin skalasında gösterdiği en küçük değer ile en büyük değer arasında kalan kısımdır.
• Ölçü Aletlerinin Enerji Sarfiyatı: Ölçü aletinin ölçme sınırına kadar sapma yapması durumunda harcadığı enerji miktarıdır. Analog aletlerde sapmaya göre değişirken dijital aletlerde genellikle sabittir.
• Giriş Empedansı: Ölçü aletlerinin devreye bağlandığında devreye yükleme etkisi yapmasıdır. Voltmetrelerde yüksek, ampermetrelerde düşük olması istenir.

Ölçme Hataları

• Ölçme işlemi ne kadar dikkatli yapılırsa yapılsın hatasız ölçme yapılması mümkün değildir.
• Hata, ölçüm sırasında elde edilen değer ile ölçülmesi gereken gerçek değer arasındaki farktır. Hatalar genel olarak üç grupta incelenir: Ölçü aletinden kaynaklanan hatalar, ölçmeyi yapan kişiden kaynaklanan hatalar ve dış kaynaklı hatalar.
• Ölçü Aletinden Kaynaklanan Hatalar: Tekrarlandığında değişmeyen, sabit hatalardır. İmalat hatası, ayar hatası, sıfır ayarı hatası, skala hatası, aletin eskimesi, sürtünme, cevap zamanı ve yükleme hatası gibi çeşitli nedenleri olabilir.
• Sıfır ayarı hatası, aletin sıfır ayarının hatalı olmasından kaynaklanır.
• Skala hatası, skalanın lineer olmamasındandır.
• Cevap zamanı hatası, ölçülen değerin hızlı değişmesi ve aletin bu değişimi takip edememesinden kaynaklanır.
• Yükleme hatası, aletin devreye bağlandığında ölçülen değere etki etmesidir.
• Ölçmeyi Yapan Kişiden Kaynaklanan Hatalar: Genellikle analog aletlerde yanlış okuma, yanlış skala seçimi, cihaz ayarının yanlış yapılması, yanlış bağlantı ve hesaplamalar gibi nedenlerle oluşur.
• Dış Kaynaklı Hatalar: Gürültü, rutubet, yüksek sıcaklık, karanlık ortam, elektrik ve manyetik alan gibi dış etkilerin oluşturduğu hatalardır.

Elektrik Ölçü Aletlerinde Hata Sınıfları

• Elektrik ölçü aletlerinde hata sınıfları, aletin doğruluk derecesini gösterir.
• Aletler, hassas (birincil) ve işletme (ikincil) olmak üzere iki ana gruba ayrılır ve her grup kendi içinde farklı sınıflara (E, F, G, H gibi) ayrılır.
• Her sınıfın gösterebileceği maksimum hata yüzdesi belirtilir ve imalatçı firma tarafından aletin kadran taksimatı üzerinde gösterilir.
• Örnek olarak, 0,5 (F) sınıfı bir voltmetrenin son skala taksimatı 1000 volt ise, bu aletin yapabileceği en büyük ölçüm hatası ±5 volt olabilir. Bu, aletin 1000 volt değerinden 5 volt fazla (1005) ya da 5 volt az (995) bir değer gösterebileceği anlamına gelir.