Feszültségmérés

Az amatőr rádió gyakorlatban ez a leggyakoribb mérési módszer. Például, tévékészülék javításakor a feszültséget a készülék jellemző pontjain mérik, nevezetesen a tranzisztorok és a mikroáramkör csatlakozóin. Ha kéznél van egy kapcsolási rajz, amely bemutatja a tranzisztorok és a mikroáramkörök módozatait, akkor a tapasztalt mesternek nem lesz nehéz megtalálni a hibát.

Önszerelt szerkezetek építésekor a feszültségmérés nem nélkülözhető. Kivételek csak a klasszikus sémák, amelyekről így írnak: „Ha a tervezést szervizelhető alkatrészekből állítják össze, akkor nincs szükség beállításra, az azonnal működni fog.”

Általános szabály, hogy ezek például a klasszikus elektronikai áramkörök, multivibrátor. Ugyanez a megközelítés érhető el még egy audiofrekvencia-erősítő esetén is, ha azt speciális chipre szereljük fel. Jó példa erre a TDA 7294 és még sok más chipek ebben a sorozatban. De az "integrált" erősítők minősége alacsony, és a valódi ínyencek erősítőiket különálló tranzisztorokra, és néha elektronikus csövekre építik. És itt csak azt teheti meg, hogy nem állít be beállítást és a kapcsolódó stresszméréseket.

Hogyan és mit kell mérni

Az 1. ábrán látható.

1. ábra

Talán valaki azt fogja mondani, hogy azt mondják, mit lehet itt megmérni? És mi értelme egy ilyen láncot összeállítani? Igen, valószínűleg nehéz megtalálni egy ilyen rendszer gyakorlati alkalmazását. És oktatási célokra nagyon alkalmas.

Mindenekelőtt figyelni kell a voltmérő csatlakoztatásának módjára. Mivel az egyenáramot az ábra mutatja, a voltmérőt a készüléken jelzett polaritásnak megfelelően plusz és mínusz jelek formájában kell csatlakoztatni. Alapvetően ez a megjegyzés igaz a mutatóeszközre: ha a polaritást nem veszik figyelembe, a nyíl ellentétes irányba, a skála nulla osztásának irányába tér el. Tehát kapunk valamilyen negatív nullát.

A digitális eszközök, a multiméterek ebben a tekintetben demokratikusabbak. Még ha teszt szonda fordított polaritással csatlakoztatva a feszültséget továbbra is mérni fogják, csak egy mínuszjel jelenik meg a skálán az eredmény előtt.

A feszültségek mérésekor egy másik dolog, amelyet meg kell jegyezni, az eszköz mérési tartománya. Ha a becsült feszültség például 10 ... 200 millivolt tartományban van, akkor az eszköz skála megfelel 200 millivoltnak, és a feszültség mérése 1000 voltos skálán valószínűtlen, hogy érthető eredményt adjon.

Más esetekben választania kell a mérési tartományt is. 100 voltos feszültség esetén a 200 V-os és az 1000 V-os tartomány is megfelelő. Az eredmény ugyanaz lesz. Ez vonatkozik modern multiméter.

Ha a méréseket a jó öreg mutatókészülék végzi, akkor a 100 V-os feszültség méréséhez válassza ki a mérési tartományt, amikor a leolvasások a skála közepén vannak, ami lehetővé teszi a pontosabb leolvasást.

És még egy klasszikus javaslat a voltmérő használatára, nevezetesen: ha a mért feszültség nagysága ismeretlen, akkor a mérést úgy kell megkezdeni, hogy a voltmérőt a legnagyobb tartományba állítja. Végül is, ha a mért feszültség 1 V, és a tartomány 1000 V, akkor a legnagyobb veszélyt a készülék helytelen leolvasása jelenti. Ha ellentétesnek bizonyul, a mérési tartomány 1 V, a mért feszültség pedig 1000, új eszköz vásárlása egyszerűen nem kerülhető el.

Mit fog mutatni egy voltmérő?

De talán visszatérünk az 1. ábrához, és megpróbáljuk meghatározni, hogy mindkét voltmérő megmutatja. Ennek meghatározásához meg kell tennie használja ki Ohm törvényét. A problémát néhány lépésben lehet megoldani.

Először számítsa ki az áramot az áramkörben. Ehhez meg kell osztani a forrásfeszültséget (az ábrán 1,5 V feszültségű galván akkumulátor) az áramkör ellenállásával.Az ellenállások soros csatlakoztatásával ez egyszerűen az ellenállás összege. A képlet formájában így néz ki: I = U / (R1 + R2) = 4,5 / (100 + 150) = 0,018 (A) = 180 (mA).

Kis megjegyzés: ha a 4,5 / (100 + 150) kifejezést másolja a vágólapra, beillesztheti a Windows számológép ablakába, majd az „egyenlő” gomb megnyomása után megkapja a számítások eredményét. A gyakorlatban még bonyolultabb kifejezéseket kell kiszámítani, amelyek négyzet alakú és göndör zárójeleket, fokokat és függvényeket tartalmaznak.

Másodszor, szerezze be a mérési eredményeket, például az egyes ellenállások feszültségcsökkenését:

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

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

A számítások helyességének ellenőrzéséhez elegendő mind a kapott feszültségcsökkenés értékeinek hozzáadása. Az összegnek meg kell egyeznie az akkumulátor feszültségével.

Talán valaki megkérdezheti: „És ha az elválasztó nem két ellenállásból származik, hanem háromból vagy akár tízből? Hogyan határozzuk meg az egyes feszültségcsökkenést? " Ugyanúgy, mint a leírt esetben. Először meg kell határoznia az áramkör teljes ellenállását és ki kell számítania a teljes áramot.

Ezután ezt a már ismert áramot egyszerűen megszorozzuk a megfelelő ellenállás ellenállása. Időnként ilyen számításokat kell végeznie, de van egy dolog is. Annak érdekében, hogy ne kételkedjen a kapott eredményekben, a képletekben az áramerősséget amperben, az ellenállást Ohm-ben kell cserélni. Akkor kétségtelenül az eredmény Voltban lesz.

Voltmérő bemeneti impedanciája

Most mindenki hozzászokott a kínai gyártású eszközökhöz. De ez nem azt jelenti, hogy minőségük haszontalan. Csak hazánkban senki sem gondolt arra, hogy saját multimétert készítsen, és a nyílvizsgálók nyilvánvalóan elfelejtették, hogyan kell csinálni. Csak szégyen az államnak.

Ábra. 2. MultiméterDT838

A műszerekre vonatkozó utasítások egyszer feltüntették műszaki jellemzőiket. Különösen a voltmérők és a kapcsolótesztelők esetében ez volt a bemeneti ellenállás, és kilo-ohm / volt volt feltüntetve. Volt olyan eszközök, amelyek 10 K / V és 20 K / V ellenállásúak voltak. Ez utóbbiakat pontosabbnak tekintették, mivel a mért feszültség kevésbé csökkent, és pontosabb eredményt mutattak. A fentieket a 3. ábra erősítheti meg.

3. ábra

Az ábra mutatja Két ellenállás feszültségosztója. Minden ellenállás ellenállása 1KΩ, a tápfeszültség 3V. Könnyű kitalálni, még ha semmit sem kell figyelembe venni, hogy minden ellenálláson pontosan a feszültség fele van.

Képzelje el, hogy a méréseket a TL4 készülék végzi, amelynek a feszültségmérési módban 10K 10 / V bemeneti impedanciája van. Az ábrán feltüntetett feszültségnél a 3V mérési határ nagyon alkalmas, amelynél a voltmérő teljes ellenállása 10 * 3 = 30 (KOhm) lesz.

Így kiderül, hogy további 30KΩ csatlakozik párhuzamosan az ellenállással, 1KΩ ellenállással. Akkor a teljes ellenállás, ha párhuzamosan csatlakoztatjuk, 999,999 Ohm. Bár kissé kisebb, de nem sokat. Ezért a feszültségmérési eredmény hibája elhanyagolható lesz.

Ha az elválasztó mindkét ellenállása névleges érték 1 megaohm, akkor a számítási eredmények így néznek ki:

A párhuzamosan kapcsolt voltmérő és az R1 ellenállás teljes ellenállása kevesebb, mint kevesebb, és számítások szerint 29,126KΩ. Aki nem hisz, gyakorlatilag újraszámolhatja az ellenállások párhuzamos összekapcsolásának képleteivel.

Teljes áram az elválasztó áramkörben: I = U / (R1 + R2) = 3 / (1000 + 29,126) = 0,0029150949446423470012418304464176 (mA).

Az ellenállás értékeit kiló ohmban helyettesítik, tehát az áram milliamperben vált ki. Aztán kiderül, hogy a voltmérő megmutatja

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

És a fele várható volt, azaz másfél volt! Ha az áram milliamperben van, az ellenállás kilo-ohmban van, akkor az eredményt voltokban kapják. Bár nem az SI-rendszer szerint, néha ezt teszik.

Természetesen egy ilyen elválasztó meglehetősen irreális: miért tegye az 1 megohm ellenállású ellenállásokat csak 3V feszültségre? Vagy lehet, hogy egy ilyen elválasztót valahol használnak, csak a rajta lévő feszültséget teljesen más készülékkel kell mérni.

Például az egyik legolcsóbb kínai DT838 multiméter, az összes feszültségmérési tartományon, 1 megaohm bemeneti ellenállással rendelkezik, jóval magasabb, mint az előző példában szereplő eszköz. De ez egyáltalán nem jelenti azt, hogy a nyílmérők túlélték életkorukat. Egyes esetekben egyszerűen pótolhatatlanok.

AC feszültség mérése

Az állandó feszültség mérésével kapcsolatos összes módszer és javaslat a változókra is érvényes: a voltmérőt az áramköri szekcióval párhuzamosan kell csatlakoztatni, a voltmérő bemeneti ellenállásának a lehető legnagyobbnak kell lennie, a mérési tartománynak meg kell felelnie a mért feszültségnek. A váltakozó feszültségek mérésekor azonban még két tényezőt kell figyelembe venni, amelyeknek állandó feszültség nincs. Ez a feszültség frekvenciája és alakja.

A méréseket kétféle eszköz végezheti: vagy egy modern digitális multiméter, vagy egy "antediluvian" mutató teszter. Természetesen mindkét eszköz ebben a mérésben a váltakozó feszültség mérésének módjába tartozik. Mindkét készüléket úgy tervezték, hogy megmérje a szinusz alakú feszültséget, és ugyanakkor megmutatja rms érték.

Az effektív U feszültség 0,707 az Um amplitúdófeszültségnél.

U = Um / √2 = 0,707 * Um, honnan lehet arra következtetni, hogy Um = U * √2 = 1,41 * U

Itt egy átfogó példa megfelelő. A váltakozó feszültség mérésekor a készülék 220 V volt, ami azt jelenti, hogy a képlet szerinti amplitúdóérték

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

Ezt a számítást minden alkalommal meg kell erősíteni, amikor a hálózati feszültséget a diódahíd segítségével korrigálják, amely után legalább egy elektrolitkondenzátor van: ha a híd kimenetén állandó feszültséget mér, akkor az eszköz mindössze 310 V-ot fog mutatni. Ezt az ábrát nem szabad elfelejteni, mert hasznos lehet a kapcsoló tápegységek fejlesztésében és javításában.

A feltüntetett formula minden feszültségre érvényes, ha szinuszos alakúak. Például egy lekapcsolt transzformátor után 12 V-os váltás történik. Ezután a kondenzátorra való kiegyenesítés és simítás után megkapjuk

12 * 1,41 = 16,92 majdnem 17 V. De ez akkor van, ha a terhelés nincs csatlakoztatva. A terhelés csatlakoztatásakor az egyenfeszültség majdnem 12 V-ra csökken. Abban az esetben, ha a feszültség alakja eltér a szinuszhullámtól, ezek a képletek nem működnek, az eszközök nem mutatják meg, mire számítottak tőlük. Ezen a feszültségnél a méréseket más eszközökkel, például egy oszcilloszkóppal végezzük.

Egy másik tényező, amely befolyásolja a voltmérő értékeit, a frekvencia. Például a DT838 digitális multiméter jellemzői szerint váltakozó feszültségeket mér a 45 ... 450 Hz frekvenciatartományban. Ebben a tekintetben egy kicsit jobb a régi TL4 mutató teszter.

A 30 V-ig terjedő feszültségtartományban a frekvenciatartománya 40 ... 15000Hz (szinte az egész hangtartomány használható az erősítők hangolásakor), de a feszültség növekedésével az engedélyezett frekvencia csökken. A 100 V tartományban 40 ... 4000 Hz, 300 V 40 ... 2000 Hz, az 1000 V tartományban pedig csak 40 ... 700 Hz. Itt vitathatatlan győzelem a digitális eszköz felett. Ezek az adatok csak a szinuszos feszültségekre is érvényesek.

Bár néha nincs szükség adatokra a váltakozó feszültségek alakjáról, frekvenciájáról és amplitúdójáról. Például, hogyan lehet meghatározni, működik-e a rövidhullámú vevő helyi oszcillátora? Miért nem kap a vevő valamit?

Kiderül, hogy minden nagyon egyszerű, ha mutatóeszközt használ. A váltakozó feszültség méréséhez bármilyen határig be kell kapcsolni, és egy szondával (!) Érintse meg a helyi oszcillátor tranzisztor kapcsát. Ha vannak nagyfrekvenciás rezgések, akkor azokat az eszköz belsejében lévő diódák érzékelik, és a nyíl a skála valamelyik részén eltér.