Mjerenje struje

Mjerenje istosmjerne struje

U elektroničkoj tehnologiji često je potrebno mjeriti istosmjerne struje. Očito iz tog razloga mnogi multimetri, uglavnom jeftini, mogu mjeriti samo istosmjernu struju. Raspon mjerenja izmjenične struje je kod nekih modela multimetara koji su skuplji, ali tim se pokazateljima može vjerovati samo ako struja ima sinusoidni oblik, a frekvencija ne prelazi 50 Hz.

Zahtjevi ampermetra

Svaki mjerni uređaj smatra se dobrim ako ne unosi izmjerene količine u izmjerenu količinu, ili bolje rečeno, uvodi, ali što je manje moguće. Za voltmetar je ovo velika ulazna impedancija, jer je spojena paralelno s dijelom kruga. Ovdje je prikladno podsjetiti da se paralelnim spajanjem ukupni otpor sekcije smanjuje.

Ampermetar je uključen u prekid krugaStoga se za njega pozitivna kvaliteta, za razliku od voltmetra, smatra samo niskim unutarnjim otporom. Štoviše, manje je bolje, posebno pri mjerenju malih struja, tako svojstvenih elektronskim krugovima. Trenutni postupak mjerenja prikazan je na slici 1.

Dijagram prikazuje jednostavan električni krug koji se sastoji od galvanske baterije i dva otpornika, pogodnih samo za provođenje eksperimenata na mjerenju struje. Prije svega, trebali biste obratiti pozornost na polaritet uređaja, on se mora podudarati s smjerom struje, koji je označen strelicama.

Na slici je prikazan pokazivački uređaj koji se neće prikazivati ​​u suprotnom smjeru. Za digitalni multimetar smjer struje nije važan. Ako je spojen pogrešno, jednostavno će pokazati znak minus i sukob će se riješiti u vezi s tim. Matematičari bi rekli da se mjeri modul broja, čini se da je to ime nepotpisanog broja.

Slika 1Trenutni postupak mjerenja

Što će pokazati ampermetar

Za tako jednostavan krug nije teško izračunati struju, bit će 0,018A ili 18mA. U isto vrijeme, na slici se vidi da je miljametar u istom krugu spojen na tri različite točke. Prema zakonima fizike, njegova će očitanja biti potpuno ista, jer koliko elektrona "istekne" iz plus baterije, isti se broj vraća natrag, ali nakon minus. A put za sve te elektrone je isti: to su povezujuće žice, otpornici, a ako su povezani, onda miliampermetri.

Na slici 2 prikazan je dijagram dvo tranzistorskog prijemnika iz knjige M.M. Rumyantsev "50 krugova tranzistorskih prijemnika" (1966).

Slika 2Dvostruki tranzistorski krug prijamnika

U one dane su sklopovi u knjigama bili popraćeni detaljnim opisima i metodama njihova prilagođavanja. Često se preporučalo mjerenje struja u određenim dijelovima kruga, obično sabirnim strujama tranzistora. Mjesta za mjerenje struje prikazana su na dijagramu s križem. U tom je trenutku, prirodno, miljammetar spojen na jaz vodiča, a odabirom vrijednosti otpora označene zvjezdicom odabrana je struja naznačena odmah na dijagramu.

Zamke u mjerenju struje

Slike 3 i 4 prikazuju najjednostavniji krug, bateriju, otpornik i multimetar. Prema Ohmovom zakonu, lako je izračunati koliko će biti struja u ovom krugu

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

Ako pažljivo pogledate obje brojke, ispada da su očitanja različita, mada se u samim krugovima ništa nije promijenilo, ako se tako mogu nazvati. Na slici 3, očitanja su u potpunosti u skladu s Ohmovim proračunom.

Slika 3. Mjerenja struja u simulatoru programa Multisim

No na slici 4 postali su nešto niži, točnije 148.515mA. Pitanje je, zašto? Uostalom, ništa se nije promijenilo u krugu, izvor je isti a otpornik nije postao više ili manje.

Slika 4. Mjerenja struja u simulatoru programa Multisim

Činjenica je da se bilo koja svojstva multimetra mogu promijeniti, što je učinjeno klikom na gumb "Opcije".U ovom slučaju promijenjen je ulazni otpor ampermetra: na slici 3 iznosio je 1n & 8486 ;, a na slici 4 povećan je na 100mΩ, odnosno samo 0,1Ω. Ovaj je primjer dan kako bi pokazao kako svojstva mjernog instrumenta utječu na rezultat. U ovom slučaju ampermetar.

Pokušajmo povećati struju 10 puta u ovom krugu. Da biste to učinili, dovoljno je smanjiti vrijednost otpornika također za 10 puta, tada je lako izračunati da će ampermetar pokazati jedan i pol ampera. Ako se smatra da je ulazna impedancija jednaka 1nΩ, kao na slici 3, rezultat će biti 1,5A, što je u potpunosti u skladu s Ohmovim proračunom.

Ako koristite gore spomenutu tipku „Parametri“ za izradu otpora ampermetra 0,1Ω, tada na skali uređaja možete vidjeti 1.364A. Naravno, 0,1Ω je malo prevelik za pravi ampermetar, a 1nΩ se vjerojatno događa samo u programu - simulator još uvijek može vidjeti kako unutarnji otpor uređaja utječe na rezultat mjerenja. Općenito, vršeći takva mjerenja, moramo odmah shvatiti "u glavi" barem redoslijed rezultata. No trebali biste započeti s očito većim rasponom na uređaju.

To je slučaj pri mjerenju struje u programu simulatora, gdje je sve namjerno postavljeno kako bi se postigli bolji rezultati. Svi dijelovi s minimalnim tolerancijama, ulazne impedance uređaja su također idealni, temperatura okoline je 25 stupnjeva. No, kao što je upravo prikazano, parametri uređaja, dijelova, pa čak i temperature mogu se postaviti na zahtjev korisnika.

Mjerenja ovim instrumentom

U stvarnom životu sve nije tako glatko. Široki otpornici mogu imati odstupanja u pravilu od ± 5, 10 i 20 posto. Naravno, postoje otpornici s tolerancijama od desetine posto, ali oni se koriste samo tamo gdje je stvarno potrebno, a uopće ne u opremi za široku uporabu blizu svakog tranzistora i blizu svakog mikro kruga.

Pretpostavlja se da se eksperimenti na mjerenju struje izvode s otpornicima s 5% tolerancijom. Zatim, pri nominalnoj vrijednosti (što piše na kućištu otpornika), na primjer, 10KΩ, otpornik s otporom u rasponu od 9,5 ... 10,5KΩ može pasti pod ruku. Ako je takav otpornik priključen na izvor napona, na primjer 10 V, tada prilikom mjerenja struje možete dobiti vrijednosti u rasponu od 1,053 ... 0,952mA, umjesto očekivanih 1mA. Još veće širenje dobit će se ako se koriste otpornici s tolerancijom od 10 ili 20 posto.

I apsolutno nevjerojatni rezultati mogu se dobiti ako se ti eksperimenti provode na bateriji. Krug je potpuno isti kao na slikama 3 i 4. Toliko je jednostavan da možete potpuno odustati od lemljenja i tiskanih pločica, sve jednostavno napraviti s uvijanjem ili jednostavno držati u rukama.

Procijenimo što bi trebalo ispasti, što bi uređaj trebao pokazati. Poznato je da je napon akumulatora 1,5 V, otpor 10Ω, Tada je, prema Ohmovom zakonu, I = U / R = 1,5 / 10 = 0,15A ili 150mA.

U stvarnim mjerenjima, umjesto očekivanih 150mA, uređaj je pokazao 98,3mA. Čak i ako pretpostavimo da je otpornik uhvaćen s 20-postotnom tolerancijom, I = U / R = 1,5 / 12 = 0,125A ili 125mA.

Neće biti dovoljno! Gdje je sve to prošlo? U našem slučaju, ispostavilo se da je “mrtva” baterija. Tijekom rada izgubila je dio naboja, a njezin se unutarnji otpor povećao. Dodajući otpor vanjskog otpornika, unutarnji otpor dao je svoj "izvediv doprinos" izobličenju rezultata mjerenja. Upravo su ove okolnosti dovele do toga da su očitanja uređaja bila, blago rečeno, vrlo daleko od očekivanih.

Stoga, prilikom mjerenja u elektroničkim krugovima, morate biti vrlo oprezni, točnost također neće biti suvišna. Kvalitete koje su u suprotnosti s upravo spomenutim dovode do katastrofalnih rezultata. Mjerni instrumenti mogu se spaliti, uređaji koji se razvijaju ili popravljaju, a u nekim slučajevima mogu dobiti i strujni udar. Da izbjegnemo razočaranje iz takvih slučajeva, još jednom možemo preporučiti opoziv sigurnosne mjere opreza.

Boris Aladyskin