Jännitteen mittaus

Amatööriradiokäytännössä tämä on yleisin mittaustyyppi. Esimerkiksi televisiota korjattaessa jännitteet mitataan laitteen ominaispisteissä, nimittäin transistorien ja mikropiirien liittimissä. Jos sinulla on käsillä piirikaavio ja se näyttää transistorien ja mikropiirien moodit, kokenut päällikkö ei ole vaikea löytää vikaa.

Itse koottuja rakenteita rakennettaessa jännitysmittauksesta ei voida luopua. Ainoat poikkeukset ovat klassiset mallit, joista he kirjoittavat jotain tällaista: "Jos malli on koottu huollettavista osista, säätöä ei tarvita, se toimii heti."

Pääsääntöisesti nämä ovat esimerkiksi klassisia elektroniikkapiirejä, multivibraattorin. Sama lähestymistapa voidaan saavuttaa jopa äänitaajuusvahvistimelta, jos se kootaan erikoistuneelle sirulle. Hyvä esimerkki TDA 7294 ja monia muita siruja tässä sarjassa. Mutta "integroitujen" vahvistimien laatu on heikko, ja todelliset tuntijat rakentavat vahvistimensa erillisiin transistoreihin ja joskus elektronisiin putkiin. Ja tässä se on, että et voi tehdä ilman säätöä ja siihen liittyviä stressimittauksia.

Kuinka ja mitä mitata

Kuvassa 1.

Kuvio 1

Ehkä joku sanoo, mitä he voivat mitata täällä? Ja mitä järkeä on koota tällainen ketju? Kyllä, tällaiseen järjestelmään on todennäköisesti vaikea löytää käytännöllistä sovellusta. Ja koulutustarkoituksiin se on varsin sopiva.

Ensinnäkin, sinun tulisi kiinnittää huomiota siihen, miten voltmetri on kytketty. Koska tasavirtapiiri on esitetty kuvassa, voltmetri kytketään laitteessa ilmoitetun napaisuuden mukaisesti plus- ja miinusmerkkien muodossa. Pohjimmiltaan tämä huomautus pätee osoitinlaitteeseen: jos napaisuutta ei noudateta, nuoli poikkeaa vastakkaiseen suuntaan asteikon nollajaon suuntaan. Joten saamme jonkinlaisen negatiivisen nollan.

Digitaaliset laitteet, yleismittarit, ovat tässä suhteessa demokraattisempia. Vaikka koettimet kytkettynä käänteisnapaisuuteen, jännite mitataan silti, vain miinusmerkki näkyy asteikolla ennen tulosta.

Toinen huomioitava jännitteitä mitattaessa on laitteen mittausalue. Jos arvioitu jännite on esimerkiksi alueella 10 ... 200 millivolttia, niin laitteen mittakaava vastaa 200 millivolttia, ja jännitteen mittaaminen 1000 voltin asteikolla ei todennäköisesti anna ymmärrettävää tulosta.

Sinun tulisi valita mittausalue myös muissa tapauksissa. Mitatulle 100 voltin jännitteelle alue 200 V ja jopa 1000 V on varsin sopiva. Tulos on sama. Se koskee moderni yleismittari.

Jos mittaukset tehdään vanhalla hyvällä osoitinlaitteella, 100 V: n jännitteen mittaamiseksi, sinun tulee valita mittausalue, kun lukemat ovat asteikon keskellä, mikä mahdollistaa tarkemman lukeman.

Ja vielä yksi klassinen suositus volttimittarin käytöstä, nimittäin: jos mitatun jännitteen suuruutta ei tunneta, mittaukset tulisi aloittaa asettamalla volttimittari suurimmalle alueelle. Loppujen lopuksi, jos mitattu jännite on 1 V ja alue on 1000 V, suurin vaara on laitteen virheellisissä lukemissa. Jos se osoittaa päinvastoin, mittausalue on 1 V ja mitattu jännite on 1000, uuden laitteen ostamista ei yksinkertaisesti voida välttää.

Mitä volttimittari näyttää

Mutta palaamme ehkä kuvaan 1 ja yritämme määrittää, mitkä molemmat volttimittarit näyttävät. Tämän määrittämiseksi sinun on tehtävä Hyödynnä Ohmin lakia. Ongelma voidaan ratkaista muutamassa vaiheessa.

Laske ensin virta piirissä. Tätä varten on tarpeen jakaa lähteen jännite (kuvassa se on galvaaninen akku, jonka jännite on 1,5 V) piirin resistanssilla.Vastusten sarjakytkennällä tämä on yksinkertaisesti niiden vastusten summa. Kaavan muodossa se näyttää noin: I = U / (R1 + R2) = 4,5 / (100 + 150) = 0,018 (A) = 180 (mA).

Pieni huomautus: Jos lauseke 4,5 / (100 + 150) kopioidaan leikepöydälle, liitetään sitten Windows-laskimen ikkunaan, sen jälkeen kun olet painanut "yhtä" -näppäintä, saadaan laskelmien tulos. Käytännössä lasketaan vielä monimutkaisempia lausekkeita, jotka sisältävät neliömäisiä ja kiharoita, asteita ja funktioita.

Toiseksi, saada mittaustulokset, kuten jännitteen pudotus kunkin vastuksen yli:

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

U2 = I * R2 = 0,018 * 150 = 2,7 (V),

Laskelmien oikeellisuuden tarkistamiseksi riittää, että lisätään molemmat tuloksena olevat jännitehäviön arvot. Summan on oltava yhtä suuri kuin akun jännite.

Ehkä joku voi kysyä: ”Ja jos jakaja ei ole kahdesta vastuksesta, vaan kolmesta tai jopa kymmenestä? Kuinka määrittää kunkin jännitteen pudotus? " Samoin kuin kuvatussa tapauksessa. Ensin on määritettävä piirin kokonaisvastus ja laskettava kokonaisvirta.

Sen jälkeen tämä jo tunnettu virta yksinkertaisesti kerrotaan vastaavan vastuksen resistanssi. Joskus joudut tekemään sellaisia ​​laskelmia, mutta on myös yksi asia. Saatujen tulosten epäilyttämiseksi kaavojen virta tulisi korvata ampeereina ja resistanssi Ohmissa. Sitten, ilman epäilystäkään, tulos on volteissa.

Voltimetrin tuloimpedanssi

Nyt kaikki ovat tottuneet käyttämään kiinalaisia ​​laitteita. Mutta tämä ei tarkoita, että niiden laatu on hyödytön. Se on vain, että Venäjällä kukaan ei ajatellut omien yleismittariensa tuottamista, ja nuolenkoettajat ilmeisesti unohtivat kuinka tehdä. Vain sääli valtiolle.

Kuva 2. YleismittariDT838

Kerran instrumenttien käyttöohjeet osoittivat niiden tekniset ominaisuudet. Erityisesti volttimittarien ja kytkintestareiden kohdalla tämä oli tulon vastus, ja se ilmoitettiin kilo-ohmeissa / volteissa. Oli laitteita, joiden resistanssi oli 10 K / V ja 20 K / V. Jälkimmäisiä pidettiin tarkempina, koska mitattu jännite pieneni vähemmän ja osoitti tarkemman tuloksen. Edellä oleva voidaan vahvistaa kuviolla 3.

Kuvio 3

Kuvassa näkyy kahden vastuksen jännitteenjakaja. Kunkin vastuksen resistanssi on 1KΩ, syöttöjännite on 3V. On helppo arvata, edes mitään ei tarvitse harkita, että jokaisessa vastuksessa on tarkalleen puoli jännitettä.

Kuvittele nyt, että mittaukset suorittaa TL4-laite, jonka jännitteenmittausmoodin tuloimpedanssi on 10KΩ / V. Kaavion osoittamalla jännitteellä 3V: n mittausraja on varsin sopiva, jolloin volttimittarin kokonaisvastus on 10 * 3 = 30 (KOhm).

Siten osoittautuu, että toinen 30KΩ on kytketty vastuksen kanssa rinnalle, jonka vastus on 1KΩ. Tällöin kokonaisvastus rinnakkain kytkettynä on 999,999 ohmia. Vaikka hieman pienempi, mutta ei kovinkaan suuri. Siksi jännitteen mittaustuloksen virhe on vähäinen.

Jos jakajan molemmilla vastuksilla on nimellisarvo 1 megaohm, laskentatulokset näyttävät tältä:

Rinnakkaisliitetyn voltmetrin ja vastuksen R1 kokonaisvastus on vähemmän kuin vähemmän, ja laskelman mukaan se on 29,126KΩ. Kuka ei usko, voi käytännössä laskea uudelleen kaavojen avulla vastusten rinnankytkettä varten.

Kokonaisvirta jakajapiirissä: I = U / (R1 + R2) = 3 / (1000 + 29,126) = 0,0029150949446423470012418304464176 (mA).

Resistanssiarvot korvataan kilohommeilla, joten virta osoittautui milliamppeihin. Sitten käy ilmi, että voltmetri näyttää

0,0029150949446423470012418304464176 * 29,126 - 0,085 V.

Ja puolta odotettiin, ts. puolitoista volttia! Jos virta on milliampereina, resistanssi on kilo-ohmeja, niin tulos saadaan volteina. Vaikka ne eivät ole SI-järjestelmän mukaisia, he toisinaan tekevät niin.

Sellainen jakaja on tietysti jonkin verran epärealistinen: miksi laittaa vain 3 megaohmin vastukset vain 3 V jännitteelle? Tai ehkä, että tällaista jakajaa käytetään jossain, vain sen jännite on mitattava täysin eri laitteella.

Esimerkiksi yhden halvimmista kiinalaisista multimetereistä DT838 kaikilla jännitteen mittausalueilla on sisääntulon resistanssi 1 megohm, mikä on paljon suurempi kuin edellisen esimerkin laite. Mutta tämä ei tarkoita ollenkaan, että nuolen mittarit olisivat ylittäneet ikänsä. Joissain tapauksissa ne ovat yksinkertaisesti korvaamattomia.

Vaihtojännitteen mittaus

Kaikki vakiojännitteen mittaamiseen liittyvät menetelmät ja suositukset pätevät myös muuttujiin: voltmetri kytketään rinnakkain piirilevyn kanssa, voltmetrin tulovastuksen tulee olla mahdollisimman suuri, mittausalueen tulee vastata mitattua jännitettä. Mutta mitattaessa vaihtojännitteitä, olisi otettava huomioon kaksi muuta tekijää, joita vakiojännitteellä ei ole. Tämä on jännitteen taajuus ja sen muoto.

Mittaukset voidaan suorittaa kahden tyyppisillä instrumenteilla: joko moderni digitaalinen yleismittari tai ”antediluvian” osoitintesteri. Luonnollisesti tämän mittauksen molemmat laitteet sisältyvät vaihtojännitteiden mittaustilaan. Molemmat laitteet on suunniteltu mittaamaan sinimuotoisen muodon jännitettä, ja samalla ne näyttävät rms arvo.

Tehollinen jännite U on 0,707 amplitudijännitteestä Um.

U = Um / √2 = 0,707 * Um, mistä voidaan päätellä, että Um = U * √2 = 1,41 * U

Kattava esimerkki on tässä sopiva. Mittaamalla vaihtojännitettä laite osoitti 220 V, mikä tarkoittaa, että kaavan mukainen amplitudiarvo on

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

Tämä laskelma vahvistetaan joka kerta, kun verkkojännite korjataan diodisillalla, jonka jälkeen on ainakin yksi elektrolyyttikondensaattori: Jos mitat vakiojännitteen sillan lähdössä, laite näyttää vain 310 V. Tämä luku on muistettava, se voi olla hyödyllinen kytkentävirtalähteiden kehittämisessä ja korjaamisessa.

Esitetty kaava on voimassa kaikissa jännityksissä, jos niillä on sinimuotoinen muoto. Esimerkiksi askelmuuntavan muuntajan jälkeen tapahtuu 12 V: n muutos. Sitten, suoristamisen ja tasoittamisen jälkeen kondensaattorin saamme

12 * 1,41 = 16,92 melkein 17 V. Mutta tämä tapahtuu, jos kuormaa ei ole kytketty. Kun kuorma kytketään, tasavirtajännite laskee melkein 12 V: iin. Jos jännitemuoto on erilainen kuin siniaalto, nämä kaavat eivät toimi, laitteet eivät osoita mitä heiltä odotettiin. Näillä jännitteillä mittaukset tehdään muilla välineillä, esimerkiksi oskilloskoopilla.

Toinen volttimittarin lukemiin vaikuttava tekijä on taajuus. Esimerkiksi digitaalinen DT838-yleismittari, ominaisuuksiensa mukaan, mittaa vaihtojännitteitä taajuusalueella 45 ... 450 Hz. Hieman parempi tässä suhteessa on vanha TL4-osoitintesteri.

Jännitealueella 30V asti sen taajuusalue on 40 ... 15000Hz (melkein koko äänialuetta voidaan käyttää vahvistimia viritettäessä), mutta jännitteen kasvaessa sallittu taajuus pienenee. 100 V: n alueella se on 40 ... 4000 Hz, 300 V 40 ... 2000 Hz, ja 1000 V: n alueella se on vain 40 ... 700 Hz. Tässä on kiistaton voitto digitaalisesta laitteesta. Nämä luvut koskevat myös vain sinimuotoisia jännityksiä.

Vaikka joskus ei tarvita tietoja vaihtojännitteiden muodosta, taajuudesta ja amplitudista. Esimerkiksi, kuinka määritetään, toimiiko lyhytaaltovastaanottimen paikallisoskillaattori vai ei? Miksi vastaanotin ei "tartu" mihinkään?

Osoittautuu, että kaikki on hyvin yksinkertaista, jos käytät osoitinlaitetta. Se on kytkettävä päälle mihin tahansa rajaan vaihtojännitteen mittaamiseksi ja kosketa yhtä anturia (!) Paikallisoskillaattoritransistorin napoihin. Jos esiintyy korkeataajuisia värähtelyjä, ne havaitaan laitteen sisällä olevien diodien avulla, ja nuoli poikkeaa jonkin osan asteikosta.