kategória: Praktická elektronika, Opravy spotrebičov
Počet zobrazení: 26598
Komentáre k článku: 2
Meranie napätia
V amatérskej rozhlasovej praxi je to najbežnejší typ merania. Napríklad pri oprave televízora sa napätie meria v charakteristických bodoch zariadenia, konkrétne na svorkách tranzistorov a mikroobvodov. Ak máte k dispozícii schému zapojenia a ukazuje režimy tranzistorov a mikroobvodov, nebude pre skúseného majstra ťažké nájsť poruchu.
Pri stavbe samostatne zostavených štruktúr nie je možné sa vyhnúť meraniu napätia. Výnimkou sú iba klasické schémy, o ktorých píšu niečo také: „Ak je konštrukcia zostavená z opraviteľných častí, nie je potrebné žiadne prispôsobenie, bude to fungovať ihneď.“
Spravidla ide o klasické elektronické obvody, napríklad, multivibrátor, Rovnaký prístup je možné dosiahnuť aj pre audiofrekvenčný zosilňovač, ak je zostavený na špecializovanom čipe. Ako dobrý príklad možno uviesť TDA 7294 a mnoho ďalších čipov v tejto sérii. Kvalita „integrovaných“ zosilňovačov je však nízka a skutoční znalci stavajú zosilňovače na diskrétnych tranzistoroch a niekedy na elektronických trubiciach. A tu je len to, že sa nemôžete obísť bez úpravy a súvisiacich meraní stresu.
Ako a čo merať
Znázornené na obrázku 1.
Obrázok 1
Možno niekto povie, hovoria, čo sa tu dá zmerať? A aký je zmysel zostaviť takúto reťaz? Áno, je pravdepodobne ťažké nájsť praktické uplatnenie pre takúto schému. A na vzdelávacie účely je to celkom vhodné.
Najprv by ste mali venovať pozornosť tomu, ako je voltmeter pripojený. Pretože je obvod DC zobrazený na obrázku, voltmeter je pripojený podľa polarity vyznačenej na zariadení vo forme znamienok plus a mínus. V zásade platí, že táto poznámka platí pre ukazovacie zariadenie: ak nie je dodržaná polarita, šípka sa bude líšiť v opačnom smere, v smere nulového delenia stupnice. Takže dostaneme nejakú negatívnu nulu.
Digitálne zariadenia, multimetre, sú v tomto ohľade demokratickejšie. Aj keď testovacie sondy Po pripojení v opačnej polarite bude napätie stále merané, na stupnici sa pred výsledkom zobrazí iba znamienko mínus.
Ďalšou vecou, ktorú treba pri meraní napätia venovať, je rozsah meraní prístroja. Ak je odhadované napätie napríklad v rozsahu 10 ... 200 milivoltov, potom stupnica zariadenia zodpovedá 200 milivoltov a meranie napätia na stupnici 1000 voltov pravdepodobne nebude mať zrozumiteľný výsledok.
Rozsah merania by ste si mali zvoliť aj v iných prípadoch. Pre namerané napätie 100 voltov je celkom vhodný rozsah 200 V až 1 000 V. Výsledok bude rovnaký. Pokiaľ ide o moderný multimeter.
Ak sa merania vykonávajú pomocou dobrého ukazovacieho zariadenia, potom na meranie napätia 100 V by ste mali vybrať rozsah merania, keď sú hodnoty v strede stupnice, čo umožňuje presnejšie odčítanie.
A ešte jedno klasické odporúčanie na použitie voltmetra, konkrétne: ak nie je známa veľkosť nameraného napätia, potom by sa mali merania začať nastavením voltmetra na najväčší rozsah. Napokon, ak je namerané napätie 1 V a dosah je 1 000 V, najväčším nebezpečenstvom je nesprávne čítanie prístroja. Ak sa ukáže opak, merací rozsah je 1V a namerané napätie je 1 000, nákupu nového zariadenia sa jednoducho nedá vyhnúť.
Aký voltmeter ukáže
Možno sa však vrátime k obrázku 1 a pokúsime sa zistiť, čo ukážu, oba voltmetre. Aby ste to dokázali, musíte využiť Ohmov zákon, Tento problém je možné vyriešiť v niekoľkých krokoch.
Najprv vypočítajte prúd v obvode. Na tento účel je potrebné deliť napájacie napätie (na obrázku je to galvanická batéria s napätím 1,5 V) odporom obvodu.Pri sériovom pripojení odporov to bude jednoducho súčet ich odporov. Vo forme vzorca to vyzerá asi takto: I = U / (R1 + R2) = 4,5 / (100 + 150) = 0,018 (A) = 180 (mA).
Malá poznámka: ak sa skopíruje výraz 4,5 / (100 + 150) do schránky, vloží sa do okna kalkulačky Windows a po stlačení klávesu „rovná sa“ sa získa výsledok výpočtov. V praxi sa počítajú ešte zložitejšie výrazy obsahujúce hranaté a zložené zátvorky, stupne a funkcie.
Po druhé, získajte výsledky merania, napríklad pokles napätia na každom odpore:
U1 = I * R1 = 0,018 x 100 = 1,8 (V),
U2 = I * R2 = 0,018 x 150 = 2,7 (V),
Na overenie správnosti výpočtov stačí pridať výsledné hodnoty úbytku napätia. Súčet sa musí rovnať napätiu batérie.
Možno sa niekto môže opýtať: „A ak delič nie je z dvoch odporov, ale z troch alebo dokonca z desiatich? Ako zistiť pokles napätia na každej z nich? “ Rovnakým spôsobom ako v opísanom prípade. Najprv musíte určiť celkový odpor obvodu a vypočítať celkový prúd.
Potom sa tento už známy prúd jednoducho vynásobí odpor zodpovedajúceho odporu, Niekedy musíte také výpočty robiť, ale je tu aj jedna vec. Aby sa nepochybovali o získaných výsledkoch, prúd vo vzorcoch by sa mal nahradiť v ampéroch a odpor v ohmoch. Potom bude nepochybne výsledok vo Voltoch.
Vstupná impedancia voltmetra
Teraz je každý zvyknutý používať čínske zariadenia. To však neznamená, že ich kvalita je zbytočná. Je to tak, že v našej krajine nikto nepremýšľal o výrobe vlastných multimetrov a testery šípok zjavne zabudli, ako to urobiť. Škoda len pre štát.
Obr. 2. MultimeterDT838
Pokyny k prístrojom uvádzali ich technické vlastnosti. Najmä pre voltmetre a testery spínačov to bol vstupný odpor a bol uvedený v kilo-ohmoch / voltoch. Boli tam zariadenia s odporom 10 K / V a 20 K / V. Posledne menované boli považované za presnejšie, pretože namerané napätie bolo znížené menej a ukázalo presnejší výsledok. Vyššie uvedené môžu byť potvrdené na obrázku 3.
Obrázok 3
Obrázok ukazuje delič napätia dvoch rezistorov, Odpor každého odporu je 1KΩ, napájacie napätie je 3V. Je ľahké uhádnuť, aj keď nie je potrebné nič vziať do úvahy, že na každom odpore bude presne polovičné napätie.
Teraz si predstavte, že merania sú vykonávané zariadením TL4, ktoré má v režime merania napätia vstupnú impedanciu 10 KΩ / V. Pri napätí uvedenom v diagrame je merací limit 3V celkom vhodný, pri ktorom bude celkový odpor voltmetra 10 x 3 = 30 (KOhm).
Ukazuje sa, že paralelne s odporom je pripojený ďalší 30 kΩ s odporom 1 kΩ. Celkový odpor pri paralelnom pripojení bude 999,999 Ohmov. Hoci je o niečo menší, ale nie o veľa. Preto bude chyba výsledku merania napätia zanedbateľná.
Ak majú oba odpory deliča nominálnu hodnotu 1 megaohm, výsledky výpočtu budú vyzerať asi takto:
Celkový odpor paralelne zapojeného voltmetra a odporu R1 bude menší ako menší a podľa výpočtu to bude 29,126 KΩ. Každý, kto neverí, sa môže prepočítať podľa vzorcov pre paralelné pripojenie odporov.
Celkový prúd v deliacom obvode: I = U / (R1 + R2) = 3 / (1000 + 29,126) = 0,0029150949446423470012418304464176 (mA).
Hodnoty odporu sú nahradené v kiloohmoch, takže prúd sa ukazuje v miliampéroch. Potom sa ukáže, že sa zobrazí voltmeter
0,0029150949446423470012418304464176 * 29,126 ≈ 0,085 V.
A polovica sa očakávala, t. jeden a pol voltu! Ak je prúd v miliampéroch, odpor je v kiloohmoch, potom sa výsledok získa vo voltoch. Hoci to nie je podľa systému SI, niekedy tak robia.
Takýto delič je, samozrejme, trochu nereálny: Prečo kladú iba 3 megaohmové rezistory na napätie iba 3V? Alebo možno taký rozdeľovač je niekde používaný, iba napätie na ňom musí byť merané úplne iným zariadením.
Napríklad jeden z najlacnejších čínskych multimetrov DT838 má vo všetkých rozsahoch merania napätia vstupný odpor 1 megohm, oveľa vyšší ako zariadenie v predchádzajúcom príklade. To však vôbec neznamená, že šípkové metre prežili svoj vek. V niektorých prípadoch sú jednoducho nenahraditeľné.
Meranie striedavého napätia
Všetky metódy a odporúčania týkajúce sa merania konštantného napätia platia aj pre premenné: voltmeter je zapojený paralelne s časťou obvodu, vstupný odpor voltmetra by mal byť čo najväčší, merací rozsah by mal zodpovedať nameranému napätiu. Pri meraní striedavého napätia by sa však mali brať do úvahy ďalšie dva faktory, ktoré konštantné napätie nemá. Toto je frekvencia napätia a jeho tvar.
Merania môžu byť uskutočňované dvoma typmi zariadení: buď moderným digitálnym multimetrom, alebo „antediluvianským“ ukazovacím testerom. Prirodzene, obe zariadenia v tomto meraní sú zahrnuté v režime merania striedavého napätia. Obidve zariadenia sú navrhnuté tak, aby merali napätie sínusového tvaru a súčasne sa zobrazia efektívna hodnota.
Efektívne napätie U je 0,707 amplitúdového napätia Um.
U = Um / √2 = 0,707 * Um, odkiaľ možno vyvodiť záver, že Um = U * √2 = 1,41 * U
Tu je vhodný všadeprítomný príklad. Pri meraní striedavého napätia prístroj ukazoval 220V, čo znamená, že hodnota amplitúdy podľa vzorca je
Um = U * 2 = 1,41 * U = 220 * 1,41 = 310 V.
Tento výpočet je potvrdený zakaždým, keď je sieťové napätie usmernené diódovým mostíkom, po ktorom je aspoň jeden elektrolytický kondenzátor: ak zmeráte konštantné napätie na výstupe mostíka, prístroj zobrazí iba 310V. Toto číslo treba pamätať na to, že môže byť užitočné pri vývoji a opravách spínaných zdrojov energie.
Uvedený vzorec platí pre všetky napätia, ak majú sínusový tvar. Napríklad po transformátore typu down-down dôjde k zmene 12 V. Potom, po vyrovnaní a vyhladenie na kondenzátor, dostaneme
12 * 1,41 = 16,92 takmer 17 V. Ale to je, ak záťaž nie je pripojená. Po pripojení záťaže DC napätie klesne na takmer 12V. V prípade, že forma napätia je iná ako sínusová vlna, tieto vzorce nefungujú, zariadenia neukazujú, čo sa od nich očakávalo. Pri týchto napätiach sa merania vykonávajú pomocou iných prístrojov, napríklad osciloskopu.
Ďalším faktorom ovplyvňujúcim odčítanie voltmetra je frekvencia. Napríklad digitálny multimeter DT838 meria podľa svojich charakteristík striedavé napätie vo frekvenčnom rozsahu 45 ... 450 Hz. O niečo lepší je v tomto smere starý tester ukazovateľov TL4.
V rozsahu napätia do 30 V je jeho frekvenčný rozsah 40 ... 15 000 Hz (pri ladení zosilňovačov je možné použiť takmer celý zvukový rozsah), ale so zvýšením napätia sa povolená frekvencia znižuje. V rozsahu 100 V je to 40 ... 4 000 Hz, 300 V 40 ... 2000 Hz a v rozsahu 1 000 V je to iba 40 ... 700 Hz. Toto je nesporné víťazstvo nad digitálnym zariadením. Tieto čísla platia aj pre sínusové napätia.
Aj keď niekedy nie sú potrebné údaje o tvare, frekvencii a amplitúde striedavého napätia. Napríklad, ako zistiť, či miestny oscilátor krátkovlnného prijímača pracuje alebo nie? Prečo prijímač nič „nezachytil“?
Ukazuje sa, že všetko je veľmi jednoduché, ak používate ukazovacie zariadenie. Na meranie striedavého napätia je potrebné ho zapnúť na akúkoľvek hranicu a jednou sondou (!) Dotknite sa svoriek lokálneho tranzistora oscilátora. Ak existujú vysokofrekvenčné oscilácie, detegujú ich diódy vo vnútri zariadenia a šípka sa bude líšiť od určitej časti stupnice.
Pozri tiež na electro-sk.tomathouse.com
: