Τρέχουσα μέτρηση

Μέτρηση ρεύματος DC

Στην ηλεκτρονική τεχνολογία, είναι συχνά απαραίτητη η μέτρηση των συνεχόμενων ρευμάτων. Προφανώς, για αυτό το λόγο, πολλά πολύμετρα, κυρίως φτηνά, μπορούν να μετρήσουν μόνο το συνεχές ρεύμα. Η περιοχή μέτρησης εναλλασσόμενου ρεύματος είναι σε ορισμένα μοντέλα πολύμετρων, τα οποία είναι πιο ακριβά, αλλά αυτές οι ενδείξεις μπορούν να εμπιστευθούν μόνο αν το ρεύμα έχει ημιτονοειδή μορφή και η συχνότητα δεν υπερβαίνει τα 50 Hz.

Απαιτήσεις αμπερόμετρου

Κάθε συσκευή μέτρησης θεωρείται καλή εάν δεν εισάγει στρεβλώσεις στη μετρούμενη ποσότητα ή μάλλον εισάγει, αλλά όσο το δυνατόν λιγότερο. Για ένα βολτόμετρο, αυτή είναι μια υψηλή σύνθετη αντίσταση εισόδου, καθώς συνδέεται παράλληλα με ένα τμήμα του κυκλώματος. Είναι σκόπιμο να υπενθυμίσουμε εδώ ότι με μια παράλληλη σύνδεση, η συνολική αντίσταση του τμήματος μειώνεται.

Το αμπερόμετρο περιλαμβάνεται στο σπάσιμο του κυκλώματος, γι 'αυτόν, μια θετική ποιότητα, σε αντίθεση με ένα βολτόμετρο, θεωρείται ότι είναι απλά μια χαμηλή εσωτερική αντίσταση. Επιπλέον, όσο μικρότερο είναι το καλύτερο, ειδικά όταν μετρώνται χαμηλά ρεύματα, τόσο εγγενή στα ηλεκτρονικά κυκλώματα. Η τρέχουσα διαδικασία μέτρησης παρουσιάζεται στο σχήμα 1.

Το διάγραμμα δείχνει ένα απλό ηλεκτρικό κύκλωμα που αποτελείται από μια γαλβανική μπαταρία και δύο αντιστάσεις, κατάλληλο μόνο για τη διεξαγωγή πειραμάτων μέτρησης ρευμάτων. Πρώτα απ 'όλα, πρέπει να δώσετε προσοχή στην πολικότητα της συσκευής, πρέπει να συμπίπτει με την κατεύθυνση του ρεύματος, η οποία υποδεικνύεται από τα βέλη.

Το σχήμα δείχνει μια συσκευή δείκτη που δεν θα εμφανίζεται προς την αντίθετη κατεύθυνση. Για ένα ψηφιακό πολύμετρο, η κατεύθυνση του ρεύματος δεν έχει σημασία. Αν είναι συνδεδεμένο λανθασμένα, θα εμφανιστεί απλά ένα σημάδι μείον και η σύγκρουση θα διευθετηθεί σε αυτό. Οι μαθηματικοί θα έλεγαν ότι μετριέται ο συντελεστής ενός αριθμού, φαίνεται ότι είναι το όνομα του μη υπογεγραμμένου αριθμού.

Σχήμα 1Τρέχουσα διαδικασία μέτρησης

Τι θα δείξει το αμπερόμετρο

Για ένα τέτοιο απλό κύκλωμα, δεν είναι δύσκολο να υπολογίσετε το ρεύμα, θα είναι 0,018Α ή 18mA. Ταυτόχρονα, η εικόνα δείχνει ότι ένα χιλιοστόμετρο στο ίδιο κύκλωμα συνδέεται σε τρία διαφορετικά σημεία. Σύμφωνα με τους νόμους της φυσικής, οι αναγνώσεις του θα είναι ακριβώς ίδιες, διότι πόσα ηλεκτρόνια "εκρέουν" από το πλεονέκτημα της μπαταρίας, ο ίδιος αριθμός επιστρέφει, αλλά μετά από ένα "μείον". Και το μονοπάτι για όλα αυτά τα ηλεκτρόνια είναι το ίδιο: αυτά συνδέουν σύρματα, αντιστάσεις, και αν είναι συνδεδεμένα, τότε χιλιομετρικά.

Το σχήμα 2 δείχνει ένα διάγραμμα ενός δέκτη δύο τρανζίστορ από το βιβλίο του M.M. Rumyantsev "50 κυκλώματα των δεκτών τρανζίστορ" (1966).

Σχήμα 2Διπλό κύκλωμα δέκτη κρυσταλλολυχνίας

Εκείνη την εποχή, τα κυκλώματα των βιβλίων συνοδεύονταν από λεπτομερείς περιγραφές και μεθόδους προσαρμογής τους. Συχνά συνιστάται η μέτρηση των ρευμάτων σε συγκεκριμένα τμήματα του κυκλώματος, συνήθως τα ρεύματα συλλέκτη των τρανζίστορ. Χώροι μέτρησης ρευμάτων παρουσιάστηκαν στο διάγραμμα με ένα σταυρό. Σε αυτό το σημείο, φυσικά, ένα χιλιοστόμετρο συνδέθηκε με το κενό του αγωγού, και επιλέγοντας την τιμή του αντιστάτη που σημειώνεται με έναν αστερίσκο, επιλέχθηκε το ρεύμα που υποδεικνύεται αμέσως στο διάγραμμα.

Παγίδες στην μέτρηση των ρευμάτων

Τα Σχήματα 3 και 4 δείχνουν το απλούστερο κύκλωμα, μια μπαταρία, μια αντίσταση και ένα πολύμετρο. Σύμφωνα με το νόμο του Ohm, είναι εύκολο να υπολογίσετε ότι το ρεύμα σε αυτό το κύκλωμα θα είναι

Ι = U / R = 1,5 / 10 = 0,15Α ή 150mA.

Αν κοιτάξετε προσεκτικά και τα δύο ψηφία, αποδεικνύεται ότι οι αναγνώσεις των συσκευών είναι διαφορετικές, αν και δεν έχουν αλλάξει τίποτε στα ίδια τα σχήματα, αν μπορούν να ονομαστούν. Στο σχήμα 3, οι ενδείξεις είναι πλήρως συνεπείς με τον υπολογισμό του Ohm.

Σχήμα 3. Μετρήσεις τρέχουσα στον προσομοιωτή προγράμματος Multisim

Αλλά στο Σχήμα 4 έγιναν ελαφρώς χαμηλότερα, δηλαδή 148.515mA. Το ερώτημα είναι γιατί; Μετά από όλα, τίποτα δεν έχει αλλάξει στο κύκλωμα, η πηγή είναι η ίδια και η αντίσταση δεν έχει γίνει περισσότερο ή λιγότερο.

Σχήμα 4. Μετρήσεις τρέχουσα στον προσομοιωτή προγράμματος Multisim

Το γεγονός είναι ότι όλες οι ιδιότητες του πολυμέτρου μπορούν να αλλάξουν, πράγμα που γίνεται κάνοντας κλικ στο κουμπί "Επιλογές".Σε αυτή την περίπτωση, η αντίσταση εισόδου του αμπερόμετρου άλλαξε: στο Σχήμα 3 ήταν 1n & # 8486 και στο Σχήμα 4 αυξήθηκε σε 100mΩ ή μόνο 0,1Ω. Αυτό το παράδειγμα παρέχεται για να καταδείξει πώς οι ιδιότητες ενός οργάνου μέτρησης επηρεάζουν το αποτέλεσμα. Σε αυτή την περίπτωση, μια αμπερόμετρο.

Ας προσπαθήσουμε να αυξήσουμε την τρέχουσα 10 φορές σε αυτό το κύκλωμα. Για να γίνει αυτό, αρκεί να μειωθεί και η τιμή της αντιστάσεως κατά 10 φορές, τότε είναι εύκολο να υπολογίσετε ότι το αμπερόμετρο θα δείχνει ενάμισι αμπέρ. Εάν η αντίσταση εισόδου θεωρηθεί ότι είναι 1nΩ, όπως στο σχήμα 3, τότε το αποτέλεσμα θα είναι 1,5Α, το οποίο είναι πλήρως συνεπές με τον υπολογισμό του Ohm.

Εάν χρησιμοποιείτε το προαναφερθέν κουμπί "Parameters" για να κάνετε την αντίσταση του αμπερόμετρο 0.1Ω, τότε στην κλίμακα της συσκευής μπορείτε να δείτε 1.364A. Φυσικά, το 0.1Ω είναι λίγο πολύ μεγάλο για ένα πραγματικό αμπερόμετρο, και 1nΩ πιθανώς συμβαίνει μόνο στο πρόγραμμα - ο προσομοιωτής μπορεί ακόμα να δει πώς η εσωτερική αντίσταση της συσκευής επηρεάζει το αποτέλεσμα της μέτρησης. Γενικά, κάνοντας τέτοιες μετρήσεις, πρέπει να καταλάβουμε αμέσως "στο μυαλό" τουλάχιστον τη σειρά του αποτελέσματος. Αλλά θα πρέπει να ξεκινήσετε με ένα προφανώς μεγαλύτερο εύρος στη συσκευή.

Αυτό συμβαίνει όταν μετράμε τα ρεύματα σε ένα πρόγραμμα προσομοιωτή, όπου τα πάντα καθορίζονται σκόπιμα για να επιτύχουν καλύτερα αποτελέσματα. Όλα τα εξαρτήματα με ελάχιστες ανοχές, οι αντιστάσεις εισόδου των συσκευών είναι επίσης ιδανικές, η θερμοκρασία περιβάλλοντος είναι 25 μοίρες. Αλλά, όπως μόλις δείξαμε, οι παράμετροι των συσκευών, των εξαρτημάτων και ακόμη και της θερμοκρασίας μπορούν να ρυθμιστούν κατόπιν αιτήματος του χρήστη.

Μετρήσεις με αυτό το όργανο

Στην πραγματικότητα, όλα δεν είναι τόσο ομαλά. Ευρείες αντιστάσεις μπορεί να έχουν ανοχές, κατά κανόνα ± 5, 10 και 20 τοις εκατό. Φυσικά, υπάρχουν αντιστάσεις με ανοχές δέκατου του ενός τοις εκατό, αλλά χρησιμοποιούνται μόνο όπου είναι πραγματικά απαραίτητο, και όχι καθόλου σε εξοπλισμό ευρείας χρήσης κοντά σε κάθε τρανζίστορ και κοντά σε κάθε μικροκυκλώνα.

Θεωρείται ότι τα πειράματα για τη μέτρηση των ρευμάτων διεξάγονται με αντιστάτες με ανοχή 5%. Στη συνέχεια, στην ονομαστική τιμή (αυτό που γράφεται στην περίπτωση αντιστάσεως), για παράδειγμα, 10KΩ, ένας αντιστάτης με αντίσταση στην περιοχή 9.5 ... 10.5KΩ μπορεί να πέσει κάτω από τον βραχίονα. Εάν ένας τέτοιος αντιστάτης είναι συνδεδεμένος σε μια πηγή τάσης, για παράδειγμα 10V, τότε όταν μετράτε ρεύματα, μπορείτε να λάβετε τιμές στην περιοχή από 1.053 ... 0.952mA, αντί για το αναμενόμενο 1mA. Μια ακόμη μεγαλύτερη εξάπλωση θα επιτευχθεί όταν χρησιμοποιούνται αντιστάσεις με ανοχή 10 ή 20 τοις εκατό.

Και απολύτως εκπληκτικά αποτελέσματα μπορούν να επιτευχθούν αν αυτά τα πειράματα διεξάγονται με ισχύ μπαταρίας. Το κύκλωμα είναι ακριβώς το ίδιο όπως στα Σχήματα 3 και 4. Είναι τόσο απλό που μπορείτε να διανείμετε τελείως τις συγκολλήσεις και τα τυπωμένα κυκλώματα, να κάνετε τα πάντα απλά με περιστροφές ή απλά να τα κρατάτε στα χέρια σας.

Ας εκτιμήσουμε τι πρέπει να αποδειχθεί, τι θα πρέπει να δείξει η συσκευή. Είναι γνωστό ότι η τάση της μπαταρίας είναι 1,5V, αντίσταση 10Ω. Στη συνέχεια, σύμφωνα με το νόμο του Ohm, I = U / R = 1,5 / 10 = 0,15Α ή 150mA.

Στις πραγματικές μετρήσεις, αντί των αναμενόμενων 150mA, η συσκευή έδειξε 98,3mA. Ακόμα και αν υποθέσουμε ότι ο αντιστάτης συλλαμβάνεται με ανοχή 20%, I = U / R = 1,5 / 12 = 0,125Α ή 125mA.

Δεν θα είναι αρκετό! Πού πήγαν όλα; Στην περίπτωσή μας, η "νεκρή" μπαταρία αποδείχθηκε φταίξιμη. Κατά τη διάρκεια της λειτουργίας της, έχασε μέρος της φόρτισης και η εσωτερική της αντίσταση αυξήθηκε. Προσθέτοντας στην αντίσταση της εξωτερικής αντίστασης, η εσωτερική αντίσταση έκανε τη "συνεισφορά" της στην παραμόρφωση του αποτελέσματος μέτρησης. Αυτές οι συνθήκες οδήγησαν στο γεγονός ότι οι αναγνώσεις της συσκευής ήταν, για να το θέσουμε ήπια, πολύ μακριά από τις αναμενόμενες.

Επομένως, κατά τη λήψη μετρήσεων σε ηλεκτρονικά κυκλώματα, πρέπει να είστε ιδιαίτερα προσεκτικοί, η ακρίβεια δεν θα είναι επίσης περιττή. Οι ιδιότητες που είναι ακριβώς αντίθετες με αυτές που μόλις αναφέρθηκαν οδηγούν σε καταστροφικά αποτελέσματα. Μπορούν να καίγονται όργανα μέτρησης, συσκευές που αναπτύσσονται ή επισκευάζονται και, σε ορισμένες περιπτώσεις, ακόμη και να υποστούν ηλεκτροπληξία. Για να αποφευχθεί η απογοήτευση από τέτοιες περιπτώσεις, μπορούμε να προτείνουμε άλλη μια φορά την ανάκληση προφυλάξεις ασφαλείας.

Μπόρις Αλαντίσκιν