Μέτρηση τάσης

Στην ερασιτεχνική ραδιοφωνική πρακτική, αυτός είναι ο πιο συνηθισμένος τύπος μέτρησης. Για παράδειγμα, κατά την επισκευή μιας τηλεόρασης, μετριούνται τάσεις σε χαρακτηριστικά σημεία της συσκευής, δηλαδή στους ακροδέκτες των τρανζίστορ και των μικροκυκλωμάτων. Εάν διαθέτετε ένα διάγραμμα κυκλωμάτων και δείχνει τους τρόπους των τρανζίστορ και των μικροκυκλωμάτων, τότε δεν θα είναι δύσκολο για έναν έμπειρο πλοίαρχο να βρει μια δυσλειτουργία.

Κατά την κατασκευή αυτοσυναρμολογημένων δομών, δεν μπορεί να απαλλαγεί από τη μέτρηση της καταπόνησης. Εξαιρέσεις είναι μόνο τα κλασσικά σχήματα, για τα οποία γράφουν κάτι τέτοιο: "Εάν ο σχεδιασμός συναρμολογείται από εξαρτήματα που μπορούν να επισκευαστούν, τότε δεν απαιτείται προσαρμογή, θα λειτουργήσει αμέσως".

Κατά κανόνα, πρόκειται για κλασικά κυκλώματα ηλεκτρονικών, για παράδειγμα, multivibrator. Η ίδια προσέγγιση μπορεί να επιτευχθεί ακόμη και για έναν ενισχυτή ηχητικής συχνότητας, αν συναρμολογηθεί σε ένα ειδικό τσιπ. Ως καλό παράδειγμα, το TDA 7294 και πολλά άλλα τσιπ σε αυτή τη σειρά. Αλλά η ποιότητα των "ολοκληρωμένων" ενισχυτών είναι μικρή και οι αληθινοί γνώστες κατασκευάζουν τους ενισχυτές τους σε διακριτά τρανζίστορ και μερικές φορές σε ηλεκτρονικούς σωλήνες. Και εδώ είναι απλά ότι δεν μπορείτε να κάνετε χωρίς προσαρμογή και σχετικές μετρήσεις στρες.

Πώς και τι μετράει

Εμφανίζεται στο σχήμα 1.

Σχήμα 1

Ίσως κάποιος να πει, λένε, τι μπορεί να μετρηθεί εδώ; Και ποιο είναι το σημείο να δημιουργηθεί μια τέτοια αλυσίδα; Ναι, είναι πιθανώς δύσκολο να βρεθεί πρακτική εφαρμογή για ένα τέτοιο σχέδιο. Και για εκπαιδευτικούς σκοπούς, είναι αρκετά κατάλληλο.

Πρώτα απ 'όλα, πρέπει να δώσετε προσοχή στο πώς συνδέεται το βολτόμετρο. Δεδομένου ότι το κύκλωμα DC φαίνεται στο σχήμα, το βολτόμετρο συνδέεται σύμφωνα με την πολικότητα που υποδεικνύεται στη συσκευή με τη μορφή σημείων συν και μείον. Βασικά, αυτή η παρατήρηση ισχύει για τη συσκευή δείκτη: αν δεν παρατηρηθεί η πολικότητα, το βέλος θα αποκλίνει προς την αντίθετη κατεύθυνση, προς την κατεύθυνση της μηδενικής διαίρεσης της κλίμακας. Έτσι παίρνουμε κάποιο αρνητικό μηδέν.

Οι ψηφιακές συσκευές, τα πολύμετρα, είναι πιο δημοκρατικά από αυτή την άποψη. Ακόμα κι αν δοκιμαστικούς ανιχνευτές συνδεδεμένη σε αντίστροφη πολικότητα, η τάση θα μετρηθεί ακόμα, ενώ στην κλίμακα εμφανίζεται μόνο ένα σύμβολο μείον πριν από το αποτέλεσμα.

Ένα άλλο πράγμα που πρέπει να σημειωθεί κατά τη μέτρηση των τάσεων είναι η περιοχή μέτρησης της συσκευής. Εάν η εκτιμώμενη τάση κυμαίνεται, για παράδειγμα, στα 10 ... 200 millivolts, τότε η κλίμακα της συσκευής αντιστοιχεί σε 200 millivolts και η μέτρηση της τάσης σε κλίμακα 1000 volts είναι απίθανο να δώσει ένα κατανοητό αποτέλεσμα.

Θα πρέπει επίσης να επιλέξετε ένα εύρος μετρήσεων σε άλλες περιπτώσεις. Για μια μετρούμενη τάση 100 volts, μια περιοχή 200V και ακόμη και 1000V είναι αρκετά κατάλληλη. Το αποτέλεσμα θα είναι το ίδιο. Όσον αφορά σύγχρονο πολυμέτρο.

Εάν οι μετρήσεις γίνονται από τη συσκευή παλιών δείκτη, τότε για να μετρήσετε την τάση των 100V, θα πρέπει να επιλέξετε το εύρος μέτρησης όταν οι ενδείξεις βρίσκονται στη μέση της κλίμακας, πράγμα που επιτρέπει πιο ακριβή ανάγνωση.

Και μια ακόμη κλασσική σύσταση σχετικά με τη χρήση ενός βολτόμετρου, δηλαδή: εάν το μέγεθος της μετρούμενης τάσης είναι άγνωστο, τότε πρέπει να αρχίσετε τις μετρήσεις θέτοντας το βολτόμετρο στο μεγαλύτερο εύρος. Μετά από όλα, αν η μετρηθείσα τάση είναι 1V και η περιοχή είναι 1000V, ο μεγαλύτερος κίνδυνος είναι στις λανθασμένες ενδείξεις της συσκευής. Αν αποδειχθεί το αντίστροφο, το εύρος μέτρησης είναι 1V και η μετρηθείσα τάση είναι 1000, η ​​αγορά μιας νέας συσκευής απλά δεν μπορεί να αποφευχθεί.

Τι θα δείξει ένα βολτόμετρο

Αλλά, ίσως, θα επιστρέψουμε στο Σχήμα 1 και θα προσπαθήσουμε να καθορίσουμε τι, θα δείξουν και τα δύο βολτόμετρα. Προκειμένου να προσδιοριστεί αυτό, πρέπει να επωφεληθείτε από το νόμο του Ohm. Το πρόβλημα μπορεί να λυθεί σε λίγα βήματα.

Αρχικά, υπολογίστε το ρεύμα στο κύκλωμα. Για να γίνει αυτό, είναι απαραίτητο να διαιρέσετε την τάση της πηγής (στην εικόνα είναι μια γαλβανική μπαταρία με τάση 1,5 V) από την αντίσταση του κυκλώματος.Με μια σειρά σύνδεσης αντιστάσεων, αυτό θα είναι απλά το άθροισμα των αντιστάσεων τους. Με τη μορφή ενός τύπου, φαίνεται κάτι τέτοιο: I = U / (R1 + R2) = 4,5 / (100 + 150) = 0,018 (A) = 180 (mA).

Μια μικρή παρατήρηση: αν η παράσταση 4,5 / (100 + 150) αντιγραφεί στο πρόχειρο και στη συνέχεια επικολληθεί στο παράθυρο του αριθμομηχανή των Windows, τότε μετά το πάτημα του πλήκτρου "ίση", θα προκύψει το αποτέλεσμα των υπολογισμών. Στην πράξη, υπολογίζονται ακόμα πιο σύνθετες εκφράσεις που περιλαμβάνουν τετράγωνα και σγουρά, τιτλοδοτήσεις και βαθμίδες.

Δεύτερον, λάβετε τα αποτελέσματα μέτρησης, όπως η πτώση τάσης σε κάθε αντίσταση:

U1 = I * R1 = 0,018 * 100 = 1,8 (V),

U2 = Ι * R2 = 0,018 * 150 = 2,7 (V),

Για να επαληθευτεί η ορθότητα των υπολογισμών, αρκεί να προσθέσετε και τις προκύπτουσες τιμές της πτώσης τάσης. Το άθροισμα πρέπει να είναι ίσο με την τάση της μπαταρίας.

Ίσως κάποιος να ρωτήσει: "Και αν ο διαιρέτης δεν είναι από δύο αντιστάτες, αλλά από τρεις ή ακόμα και από δέκα; Πώς να καθορίσετε την πτώση τάσης σε καθένα από αυτά; " Με τον ίδιο τρόπο όπως στην περιγραφείσα περίπτωση. Πρώτα πρέπει να προσδιορίσετε την ολική αντίσταση του κυκλώματος και να υπολογίσετε το συνολικό ρεύμα.

Μετά το οποίο αυτό το ήδη γνωστό ρεύμα πολλαπλασιάζεται απλά αντίσταση της αντίστοιχης αντίστασης. Μερικές φορές πρέπει να κάνετε τέτοιους υπολογισμούς, αλλά υπάρχει και ένα πράγμα. Για να μην αμφισβητηθούν τα αποτελέσματα που ελήφθησαν, το ρεύμα στους τύπους θα πρέπει να αντικατασταθεί στους Αμπέρ και η αντίσταση σε Ohms. Στη συνέχεια, χωρίς αμφιβολία, το αποτέλεσμα θα είναι στο Volts.

Αντίσταση εισόδου βολτόμετρου

Τώρα ο καθένας χρησιμοποιείται για τη χρήση κινεζικών συσκευών. Αλλά αυτό δεν σημαίνει ότι η ποιότητα τους είναι άχρηστη. Είναι ακριβώς ότι στη Ρωσία κανείς δεν σκέφτηκε να παράγει τα πολύμετρα τους, και οι δοκιμαστές βέλους προφανώς ξέχασαν πώς να το κάνουν. Απλά ντροπή για το κράτος.

Το Σχ. 2. ΠολύμετροDt838

Μια φορά κι έναν καιρό οι οδηγίες για τα όργανα έδειξαν τα τεχνικά χαρακτηριστικά τους. Συγκεκριμένα, για τα βολτόμετρα και τους δοκιμαστές διακοπτών, αυτή ήταν η αντίσταση εισόδου και υποδείχθηκε σε kilo-ohms / volts. Υπήρχαν συσκευές με αντίσταση 10 K / V και 20 K / V. Οι τελευταίες θεωρήθηκαν ακριβέστερες, καθώς η μετρούμενη τάση μειώθηκε λιγότερο και έδειξε ένα πιο ακριβές αποτέλεσμα. Τα παραπάνω μπορούν να επιβεβαιωθούν από το σχήμα 3.

Σχήμα 3

Το σχήμα δείχνει διαιρέτη τάσης δύο αντιστάσεων. Η αντίσταση κάθε αντιστάτη είναι 1KΩ, η τάση τροφοδοσίας είναι 3V. Είναι εύκολο να μαντέψουμε, ακόμη και δεν είναι απαραίτητο να λάβουμε υπόψη τίποτα, ότι σε κάθε αντίσταση θα υπάρξει ακριβώς η μισή τάση.

Τώρα φανταστείτε ότι οι μετρήσεις πραγματοποιούνται από τη συσκευή TL4, η οποία στην κατάσταση μέτρησης τάσης έχει σύνθετη αντίσταση εισόδου 10KΩ / V. Στην τάση που υποδεικνύεται στο διάγραμμα, το όριο μέτρησης του 3V είναι αρκετά κατάλληλο, στο οποίο η συνολική αντίσταση του βολτόμετρου θα είναι 10 * 3 = 30 (KOhm).

Έτσι, αποδεικνύεται ότι ένα άλλο 30KΩ συνδέεται παράλληλα με την αντίσταση με αντίσταση 1KΩ. Στη συνέχεια, η συνολική αντίσταση όταν είναι συνδεδεμένη παράλληλα θα είναι 999.999 Ohm. Αν και κάπως μικρότερο, αλλά όχι πολύ. Συνεπώς, το σφάλμα του αποτελέσματος μέτρησης τάσης θα είναι αμελητέο.

Εάν και οι δύο αντιστάσεις του διαιρέτη έχουν ονομαστική τιμή 1 megaohm, τότε τα αποτελέσματα υπολογισμού θα φαίνονται κάτι τέτοιο:

Η συνολική αντίσταση ενός παραλλήλως συνδεδεμένου βολτόμετρου και της αντίστασης R1 θα είναι μικρότερη από μικρότερη και με υπολογισμό θα είναι 29.126KΩ. Όποιος δεν πιστεύει μπορεί, για πρακτική, να υπολογίσει εκ νέου σύμφωνα με τους τύπους για παράλληλη σύνδεση αντιστάσεων.

Συνολικό ρεύμα στο κύκλωμα διαχωριστή: I = U / (R1 + R2) = 3 / (1000 + 29.126) = 0.0029150949446423470012418304464176 (mA).

Οι τιμές αντίστασης αντικαθίστανται σε kilo-ohms, οπότε το ρεύμα εξελίχθηκε σε milliamps. Στη συνέχεια αποδεικνύεται ότι το βολτόμετρο θα δείξει

0.0029150949446423470012418304464176 * 29.126 ≈ 0.085 V.

Και το ήμισυ αναμενόταν, δηλ. ένα και μισό βολτ! Εάν το ρεύμα είναι σε milliamperes, η αντίσταση είναι σε kilo-ohms, τότε το αποτέλεσμα αποκτάται σε volts. Αν και όχι σύμφωνα με το σύστημα SI, μερικές φορές το κάνουν.

Φυσικά, ένας τέτοιος διαχωριστής είναι κάπως ρεαλιστικός: γιατί τίθενται μόνο 3 megaohm αντιστάσεις σε μια τάση μόνο 3V; Ή ίσως ένας τέτοιος διαχωριστής χρησιμοποιείται κάπου, μόνο η τάση σε αυτό πρέπει να μετρηθεί με μια εντελώς διαφορετική συσκευή.

Για παράδειγμα, ένα από τα φθηνότερα κινεζικά πολύμετρα DT838, σε όλες τις περιοχές μέτρησης τάσης, έχει αντίσταση εισόδου 1 megohm, πολύ υψηλότερη από τη συσκευή στο προηγούμενο παράδειγμα. Αλλά αυτό δεν σημαίνει καθόλου ότι τα βέλη μετρητές έχουν ξεπεράσει την ηλικία τους. Σε ορισμένες περιπτώσεις, είναι απλώς αναντικατάστατες.

Μετρήσεις τάσης AC

Όλες οι μέθοδοι και οι συστάσεις σχετικά με τη μέτρηση της σταθερής τάσης ισχύουν και για τις μεταβλητές: το βολτόμετρο είναι συνδεδεμένο παράλληλα με το τμήμα του κυκλώματος, η αντίσταση εισόδου του βολτόμετρου πρέπει να είναι όσο το δυνατόν μεγαλύτερη, η περιοχή μέτρησης θα πρέπει να αντιστοιχεί στη μετρούμενη τάση. Αλλά κατά τη μέτρηση εναλλασσόμενων τάσεων, θα πρέπει να ληφθούν υπόψη δύο επιπλέον παράγοντες, οι οποίοι δεν έχουν σταθερή τάση. Αυτή είναι η συχνότητα της τάσης και το σχήμα της.

Οι μετρήσεις μπορούν να πραγματοποιηθούν από δύο τύπους συσκευών: είτε ένα σύγχρονο ψηφιακό πολύμετρο, είτε ένας δοκιμαστής δείκτη "antediluvian". Φυσικά, και οι δύο συσκευές σε αυτή τη μέτρηση περιλαμβάνονται στον τρόπο μέτρησης εναλλασσόμενων τάσεων. Και οι δύο συσκευές έχουν σχεδιαστεί για τη μέτρηση της τάσης ενός ημιτονοειδούς σχήματος, και ταυτόχρονα θα δείξουν πραγματική τιμή.

Η πραγματική τάση U είναι 0.707 της τάσης πλάτους Um.

U = Um / √2 = 0.707 * Um, από το οποίο μπορούμε να συμπεράνουμε ότι Um = U * √2 = 1.41 * U

Ένα διαδεδομένο παράδειγμα είναι κατάλληλο εδώ. Κατά τη μέτρηση της εναλλασσόμενης τάσης, η συσκευή έδειξε 220V, πράγμα που σημαίνει ότι η τιμή εύρους σύμφωνα με τον τύπο είναι

Um = U * √2 = 1,41 * U = 220 * 1,41 = 310V.

Αυτός ο υπολογισμός επιβεβαιώνεται κάθε φορά που η τάση δικτύου διορθώνεται από μια γέφυρα δίοδος, μετά την οποία υπάρχει τουλάχιστον ένας ηλεκτρολυτικός πυκνωτής: εάν μετρήσετε τη σταθερή τάση στην έξοδο της γέφυρας, η συσκευή θα εμφανίσει μόνο 310V. Αυτός ο αριθμός πρέπει να θυμόμαστε, μπορεί να είναι χρήσιμος στην ανάπτυξη και επισκευή των τροφοδοτικών τροφοδοσίας.

Ο υποδεικνυόμενος τύπος ισχύει για όλες τις τάσεις εάν έχουν ημιτονοειδή μορφή. Για παράδειγμα, μετά από έναν μετασχηματιστή βηματισμού υπάρχει μια αλλαγή 12 V. Στη συνέχεια, μετά την ισοπέδωση και την εξομάλυνση στον πυκνωτή, παίρνουμε

12 * 1,41 = 16,92 σχεδόν 17V. Αλλά αυτό είναι αν το φορτίο δεν είναι συνδεδεμένο. Όταν το φορτίο είναι συνδεδεμένο, η τάση DC θα πέσει στα 12V περίπου. Στην περίπτωση που η φόρμα τάσης είναι διαφορετική από το ημιτονοειδές κύμα, αυτοί οι τύποι δεν λειτουργούν, οι συσκευές δεν δείχνουν τι αναμενόταν από αυτούς. Σε αυτές τις τάσεις, οι μετρήσεις γίνονται με άλλα όργανα, για παράδειγμα, παλμογράφο.

Ένας άλλος παράγοντας που επηρεάζει τις μετρήσεις βολτόμετρου είναι η συχνότητα. Για παράδειγμα, το ψηφιακό πολύμετρο DT838, σύμφωνα με τα χαρακτηριστικά του, μετρά εναλλασσόμενες τάσεις στην περιοχή συχνοτήτων 45 ... 450 Hz. Λίγο καλύτερα από αυτή την άποψη είναι ο παλιός ελεγκτής δείκτη TL4.

Στο εύρος τάσης μέχρι 30V, το εύρος συχνοτήτων του είναι 40 ... 15000Hz (σχεδόν ολόκληρο το εύρος ήχου μπορεί να χρησιμοποιηθεί όταν συντονίζονται ενισχυτές), αλλά με αύξηση της τάσης, η επιτρεπόμενη συχνότητα μειώνεται. Στην περιοχή 100V είναι 40 ... 4000Hz, 300V 40 ... 2000Hz, και στην περιοχή 1000V είναι μόνο 40 ... 700Hz. Εδώ είναι μια αδιαμφισβήτητη νίκη επί μιας ψηφιακής συσκευής. Αυτά τα στοιχεία ισχύουν επίσης μόνο για τις ημιτονοειδείς καταπονήσεις.

Αν και μερικές φορές δεν απαιτούνται δεδομένα σχετικά με το σχήμα, τη συχνότητα και το εύρος των εναλλασσόμενων τάσεων. Για παράδειγμα, πώς να καθορίσετε εάν ο τοπικός ταλαντωτής ενός δέκτη σύντομων κυμάτων λειτουργεί ή όχι; Γιατί ο δέκτης δεν "πιάζει" τίποτα;

Αποδεικνύεται ότι όλα είναι πολύ απλά, αν χρησιμοποιείτε συσκευή δείκτη. Είναι απαραίτητο να το ενεργοποιήσετε σε οποιοδήποτε όριο μέτρησης εναλλασσόμενων τάσεων και με έναν αισθητήρα (!). Αγγίξτε τους ακροδέκτες του τρανζίστορ τοπικού ταλαντωτή. Εάν υπάρχουν ταλαντώσεις υψηλής συχνότητας, τότε ανιχνεύονται από τις διόδους μέσα στη συσκευή και το βέλος θα αποκλίνει σε κάποιο τμήμα της κλίμακας.