Aktuálne meranie

Meranie jednosmerného prúdu

V elektronických technológiách je často potrebné merať jednosmerné prúdy. Z tohto dôvodu je zrejmé, že mnoho multimetrov, väčšinou lacných, môže merať iba jednosmerný prúd. Rozsah merania striedavého prúdu je v niektorých modeloch multimetrov, ktoré sú drahšie, ale týmto indikáciám sa dá dôverovať iba vtedy, ak má prúd sínusový tvar a frekvencia nepresahuje 50 Hz.

Požiadavky na ampérmeter

Akékoľvek meracie zariadenie sa považuje za dobré, ak nezavádza skreslenie do meranej veličiny alebo skôr zavádza, ale čo najmenej. Pre voltmeter je to vysoká vstupná impedancia, pretože je zapojená paralelne s časťou obvodu. Je potrebné pripomenúť, že pri paralelnom pripojení sa celkový odpor úseku znižuje.

Ampeter je súčasťou prerušenia obvoduPreto je pre neho pozitívna kvalita, na rozdiel od voltmetra, považovaná za nízky vnútorný odpor. Navyše, čím menšie, tým lepšie, najmä pri meraní nízkych prúdov, ktoré sú vlastné elektronickým obvodom. Aktuálny proces merania je znázornený na obrázku 1.

Schéma znázorňuje jednoduchý elektrický obvod pozostávajúci z galvanickej batérie a dvoch odporov, vhodných iba na vykonávanie experimentov s meraním prúdov. Najprv by ste mali venovať pozornosť polarite zariadenia, musí sa zhodovať so smerom prúdu, ktorý je označený šípkami.

Obrázok ukazuje ukazovacie zariadenie, ktoré sa nezobrazí v opačnom smere. Pri digitálnom multimetri nezáleží na smere prúdu. Ak je pripojený nesprávne, jednoducho zobrazí znamienko mínus a konflikt bude vyriešený. Matematici by povedali, že modul čísla sa meria, zdá sa, že je to meno nepodpísaného čísla.

Obrázok 1Aktuálny proces merania

Čo ukáže ampérmeter

Pre taký jednoduchý obvod nie je ťažké vypočítať prúd, bude to 0,018 A alebo 18 mA. Súčasne obrázok ukazuje, že miliameter v rovnakom obvode je pripojený v troch rôznych bodoch. Podľa fyzikálnych zákonov bude jeho hodnota presne rovnaká, pretože koľko elektrónov „vytečie“ z plusu batérie, rovnaké číslo sa vráti späť, ale po mínuse. A cesta pre všetky tieto elektróny je rovnaká: sú to spojovacie vodiče, odpory a ak sú pripojené, potom milimetre.

Obrázok 2 zobrazuje schému prijímača s dvoma tranzistormi z knihy M.M. Rumyantsev "50 obvodov tranzistorových prijímačov" (1966).

Obrázok 2Obvod duálneho tranzistora

V tých dňoch boli okruhy v knihách sprevádzané podrobným popisom a metódami ich úpravy. Často sa odporúčalo merať prúdy v konkrétnych častiach obvodu, zvyčajne v kolektorových prúdoch tranzistorov. Miesta na meranie prúdov boli na diagrame znázornené krížikom. V tomto okamihu bol samozrejme ku medzere vodiča pripojený milimeter a výberom hodnoty odporu označeného hviezdičkou bol zvolený prúd uvedený v diagrame.

Úskalia pri meraní prúdov

Obrázky 3 a 4 znázorňujú najjednoduchší obvod, batériu, rezistor a multimeter. Podľa Ohmovho zákona je ľahké vypočítať, že prúd v tomto obvode bude

I = U / R = 1,5/10 = 0,15 A alebo 150 mA.

Ak sa podrobne pozriete na obe čísla, ukáže sa, že údaje sa líšia, hoci v samotných obvodoch sa nič nezmenilo, ak to možno nazvať. Na obrázku 3 sú hodnoty úplne v súlade s Ohmovým výpočtom.

Obrázok 3. Merania prúd v programovom simulátore Multisim

Na obrázku 4 sa však mierne znížili, konkrétne na 148,515 mA. Otázka znie, prečo? Napokon, na obvode sa nič nezmenilo, zdroj je rovnaký a odpor sa nezmenil.

Obrázok 4. Merania prúd v programovom simulátore Multisim

Faktom je, že je možné zmeniť všetky vlastnosti multimetra, čo sa vykonáva kliknutím na tlačidlo „Možnosti“.V tomto prípade sa zmenil vstupný odpor ampérmetra: na obrázku 3 to bolo 1 n & 8486; a na obrázku 4 sa zvýšil na 100 mΩ, alebo len na 0,1 ohm. Tento príklad je uvedený na demonštráciu toho, ako vlastnosti meracieho prístroja ovplyvňujú výsledok. V tomto prípade ampérmeter.

Pokúste sa v tomto obvode zvýšiť súčasných 10-krát. Na to stačí znížiť hodnotu odporu aj 10-krát, potom je ľahké vypočítať, že ampérmeter bude ukazovať jeden a pol ampéra. Ak je vstupná impedancia 1nΩ, ako na obrázku 3, výsledkom bude 1,5A, čo je plne v súlade s výpočtom Ohmu.

Ak použijete vyššie uvedené tlačidlo „Parametre“ na vytvorenie odporu ampéra 0,1Ω, potom na stupnici zariadenia môžete vidieť 1 364A. Samozrejme, 0,1Ω je príliš veľký na skutočný ampérmeter a 1nΩ sa pravdepodobne stane iba v programe - simulátor stále vidí, ako vnútorný odpor zariadenia ovplyvňuje výsledok merania. Vo všeobecnosti sa pri takýchto meraniach musí okamžite zistiť „v mysli“ aspoň poradie výsledku. Na zariadení by ste však mali začať s očividne väčším dosahom.

Je to tak pri meraní prúdov v simulačnom programe, kde je všetko zámerne nastavené na dosiahnutie lepších výsledkov. Ideálne sú aj všetky časti s minimálnymi toleranciami, vstupné impedancie zariadení, okolitá teplota je 25 stupňov. Ako sa však ukázalo, parametre zariadení, častí a dokonca aj teploty sa dajú nastaviť na žiadosť používateľa.

Merania pomocou tohto prístroja

V skutočnom živote nie je všetko také hladké. Široké rezistory môžu mať tolerancie spravidla ± 5, 10 a 20 percent. Samozrejme existujú rezistory s toleranciou desatiny percenta, ale používajú sa iba tam, kde je to skutočne potrebné, a vôbec nie v široko používanom zariadení blízko každého tranzistora a blízko každého mikroobvodu.

Predpokladá sa, že experimenty s meraním prúdov sa uskutočňujú s odpormi s toleranciou 5%. Potom pri menovitej hodnote (čo je napísané na puzdre odporu), napríklad 10 KΩ, môže rezistor s odporom v rozsahu 9,5 ... 10,5 KΩ spadnúť pod rameno. Ak je taký rezistor pripojený k zdroju napätia, napríklad 10 V, potom pri meraní prúdov môžete namiesto očakávaného 1 mA získať hodnoty v rozsahu 1 053 ... 0,952 mA. Ešte väčšia variácia sa získa pri použití rezistorov s toleranciou 10 alebo 20 percent.

A absolútne úžasné výsledky sa dajú dosiahnuť, ak sa tieto experimenty vykonávajú na batériu. Okruh je presne rovnaký ako na obrázkoch 3 a 4. Je to také jednoduché, že sa môžete úplne vyhnúť spájkovaniu a doskám s plošnými spojmi, robiť všetko jednoducho pomocou zákrutov alebo ich jednoducho držať vo svojich rukách.

Odhadujme, čo by sa malo ukázať, čo by malo zariadenie ukázať. Je známe, že napätie batérie je 1,5 V, odpor 10Ω, Potom podľa Ohmovho zákona I = U / R = 1,5/10 = 0,15A alebo 150 mA.

V skutočných meraniach namiesto očakávaných 150 mA zariadenie vykazovalo 98,3 mA. Aj keď predpokladáme, že odpor je zachytený s 20% toleranciou, I = U / R = 1,5 / 12 = 0,125A alebo 125 mA.

To nebude stačiť! Kam to všetko šlo? V našom prípade sa ukázalo, že „vybitá“ batéria je na vine. Počas prevádzky stratila časť náboja a jej vnútorný odpor sa zvýšil. Pridaním odporu vonkajšieho odporu urobil tento vnútorný odpor „reálny príspevok“ k skresleniu výsledku merania. Tieto okolnosti viedli k tomu, že údaje o zariadení boli, mierne povedané, veľmi vzdialené od očakávaných.

Preto pri meraní v elektronických obvodoch musí byť veľmi opatrný, presnosť nebude zbytočná. Kvality, ktoré sú priamo v rozpore s tými, ktoré boli spomenuté, vedú k katastrofálnym výsledkom. Meracie prístroje môžu byť spálené, vyvíjané alebo opravované zariadenia a v niektorých prípadoch dokonca môžu byť zasiahnuté elektrickým prúdom. Aby sme sa vyhli sklamaniu z týchto prípadov, môžeme znova odporučiť stiahnutie bezpečnostné opatrenia.

Boris Aladyshkin