Įtampos matavimas

Radijo mėgėjų praktikoje tai yra labiausiai paplitęs matavimo tipas. Pavyzdžiui, taisant televizorių, įtampa matuojama būdinguose prietaiso taškuose, būtent tranzistorių ir mikroschemų gnybtuose. Jei ranka turite grandinės schemą ir joje parodyti tranzistorių ir mikroschemų režimai, patyrusiam šeimininkui nebus sunku rasti gedimą.

Statant savarankiškai surenkamas konstrukcijas, negalima atsisakyti streso matavimo. Išimtys yra tik klasikinės schemos, apie kurias jie rašo maždaug taip: „Jei dizainas surenkamas iš tinkamų naudoti dalių, tada jo nereikia koreguoti, jis veiks iškart“.

Paprastai tai yra klasikinės elektronikos grandinės, pvz. multivibratorius. Tą patį metodą galima pasiekti net ir dėl garso dažnio stiprintuvo, jei jis surenkamas ant specializuoto lusto. Kaip geras pavyzdys - TDA 7294 ir daug daugiau šios serijos lustų. Tačiau „integruotų“ stiprintuvų kokybė yra nedidelė, o tikrieji žinovai savo stiprintuvus stato ant diskretinių tranzistorių, o kartais ir ant elektroninių vamzdžių. Ir štai, jūs tiesiog negalite padaryti be reguliavimo ir susijusių streso matavimų.

Kaip ir ką matuoti

Parodyta 1 paveiksle.

1 pav

Galbūt kažkas sakys, sakys, ką čia galima išmatuoti? O kokia prasmė suburti tokią grandinę? Taip, tikriausiai sunku rasti praktinį pritaikymą tokiai schemai. Ir švietimo tikslams jis yra gana tinkamas.

Visų pirma, turėtumėte atkreipti dėmesį į tai, kaip prijungtas voltmetras. Kadangi DC grandinė parodyta paveikslėlyje, voltmetras yra prijungtas pagal prietaiso nurodytą poliškumą pliuso ir minuso ženklų pavidalu. Iš esmės ši pastaba yra teisinga rodyklės įtaisui: jei poliškumo nepastebima, rodyklė nukryps priešinga kryptimi, nulio skalės padalijimo kryptimi. Taigi gauname kažkokį neigiamą nulį.

Skaitmeniniai prietaisai, multimetrai šiuo atžvilgiu yra demokratiškesni. Net jei bandymo zondai prijungtas atvirkštiniu poliškumu, įtampa vis tiek bus matuojama, prieš rezultatą skalėje pasirodys tik minuso ženklas.

Kitas dalykas, į kurį reikia atkreipti dėmesį matuojant įtampą, yra prietaiso matavimo diapazonas. Jei apskaičiuota įtampa yra, pavyzdžiui, 10 ... 200 milivoltų diapazone, tada prietaiso skalė atitinka 200 milivoltų, o matuojant įtampą 1000 voltų skalėje vargu ar bus duotas suprantamas rezultatas.

Taip pat kitais atvejais turėtumėte pasirinkti matavimo diapazoną. Išmatuotai 100 voltų įtampai gana tinka 200 V ir net 1000 V diapazonas. Rezultatas bus tas pats. Tai susiję su: modernus multimetras.

Jei matavimai atlikti senu geru rodyklės įtaisu, tada, norėdami išmatuoti 100 V įtampą, turėtumėte pasirinkti matavimo diapazoną, kai rodmenys yra skalės viduryje, o tai leidžia tiksliau nuskaityti.

Ir dar viena klasikinė voltmetro naudojimo rekomendacija, būtent: jei išmatuotos įtampos dydis nežinomas, matavimus reikia pradėti nustatant voltmetrą į didžiausią diapazoną. Galų gale, jei išmatuota įtampa yra 1 V, o diapazonas yra 1000 V, didžiausias pavojus kyla dėl neteisingų prietaiso rodmenų. Jei paaiškėja atvirkščiai, matavimo diapazonas yra 1 V, o išmatuota įtampa yra 1000, paprasčiausiai negalima išvengti naujo prietaiso įsigijimo.

Ką parodys voltmetras

Bet, galbūt, grįšime prie 1 paveikslo ir pamėginsime nustatyti, ką parodys abu voltmetrai. Norėdami tai nustatyti, turite pasinaudokite Ohmo įstatymu. Problemą galima išspręsti keliais etapais.

Pirmiausia apskaičiuokite srovę grandinėje. Norėdami tai padaryti, būtina padalinti šaltinio įtampą (paveikslėlyje tai yra galvaninė baterija, kurios įtampa yra 1,5 V) iš grandinės varžos.Su rezistorių nuoseklia jungtimi tai bus tiesiog jų varžų suma. Pagal formulę ji atrodo maždaug taip: I = U / (R1 + R2) = 4,5 / (100 + 150) = 0,018 (A) = 180 (mA).

Maža pastaba: jei išraiška 4,5 / (100 + 150) nukopijuojama į mainų sritį, tada įklijuojama į „Windows“ skaičiuoklės langą, tada paspaudus mygtuką „lygus“, gaunamas skaičiavimų rezultatas. Praktiškai apskaičiuojamos dar sudėtingesnės išraiškos, kuriose yra kvadrato ir garbanos petnešos, laipsniai ir funkcijos.

Antra, gaukite matavimo rezultatus, pvz., Įtampos kritimą kiekviename rezistoriuje:

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

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

Norint patikrinti skaičiavimų teisingumą, pakanka sudėti abi gautas įtampos kritimo vertes. Suma turi būti lygi akumuliatoriaus įtampa.

Galbūt kažkas gali paklausti: „O jei daliklis yra ne iš dviejų rezistorių, o iš trijų ar net iš dešimties? Kaip nustatyti įtampos kritimą kiekviename iš jų? " Tokiu pat būdu, kaip aprašytu atveju. Pirmiausia turite nustatyti bendrą grandinės varžą ir apskaičiuoti bendrą srovę.

Po to ši jau žinoma srovė tiesiog padauginama iš atitinkamo rezistoriaus varža. Kartais jūs turite atlikti tokius skaičiavimus, bet yra ir vienas dalykas. Kad nekiltų abejonių dėl gautų rezultatų, srovė formulėse turėtų būti pakeista amperuose, o varža - omuose. Tada, be jokios abejonės, rezultatas bus Voltuose.

Voltmetro įėjimo varža

Dabar visi įpratę naudoti kinų gaminamus prietaisus. Bet tai nereiškia, kad jų kokybė nenaudinga. Tiesiog mūsų šalyje niekas negalvojo gaminti savo multimetrų, o strėlių testuotojai, matyt, pamiršo, kaip tai padaryti. Tiesiog gėda valstybei.

Fig. 2. MultimetrasDt838

Kažkada instrumentų instrukcijose buvo nurodytos jų techninės savybės. Visų pirma voltmetrų ir jungiklių testuotojams tai buvo įėjimo varža ir ji buvo nurodyta kilogramais omų / voltais. Buvo prietaisų, kurių varža 10 K / V ir 20 K / V. Pastarosios buvo laikomos tikslesnėmis, nes išmatuota įtampa buvo mažesnė ir parodė tikslesnį rezultatą. Tai galima patvirtinti 3 paveiksle.

3 pav

Paveikslas parodo dviejų rezistorių įtampos daliklis. Kiekvieno rezistoriaus varža yra 1KΩ, maitinimo įtampa yra 3V. Nesunku atspėti, net nereikia nieko vertinti, kad kiekviename rezistoriuje bus tiksliai pusė įtampos.

Dabar įsivaizduokite, kad matavimus atlieka TL4 įtaisas, kurio įtampos matavimo režime įėjimo varža yra 10K / V. Esant diagramoje nurodytai įtampai, 3V matavimo riba yra gana tinkama, kai visa voltmetro varža bus 10 * 3 = 30 (KOhm).

Taigi paaiškėja, kad dar 30KΩ yra sujungti lygiagrečiai su rezistoriumi, kurio varža 1KΩ. Tada bendras pasipriešinimas, kai prijungtas lygiagrečiai, bus 999,999 omai. Nors šiek tiek mažesnis, bet ne per daug. Todėl įtampos matavimo rezultato paklaida bus nereikšminga.

Jei abiejų daliklio rezistorių nominalioji vertė yra 1 megaohm, skaičiavimo rezultatai atrodys maždaug taip:

Bendras lygiagrečiai sujungto voltmetro ir rezistoriaus R1 pasipriešinimas bus mažesnis nei mažesnis, o apskaičiavus jis bus 29,126KΩ. Kas netiki, praktikai gali perskaičiuoti pagal lygiagretaus pasipriešinimo sujungimo formules.

Bendra srovė daliklio grandinėje: I = U / (R1 + R2) = 3 / (1000 + 29,126) = 0,0029150949446423470012418304464176 (mA).

Pasipriešinimo vertės yra keičiamos kilogramais omų, taigi srovė pasirodė miliampiais. Tada paaiškėja, kad parodys voltmetras

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

Ir pusė buvo laukiama, t.y. pusantro volto! Jei srovė yra milimetrais, varža yra kilo-omai, tada rezultatas gaunamas voltais. Nors ne pagal SI sistemą, kartais jie taip elgiasi.

Žinoma, toks daliklis yra šiek tiek nerealus: kodėl rezistorius, kurių varža yra 1 megohm, dėti tik 3V įtampoje? O gal toks daliklis kažkur naudojamas, tik įtampa ant jo turi būti matuojama visiškai kitu prietaisu.

Pavyzdžiui, vieno pigiausių kinų multimetrų DT838 visuose įtampos matavimo diapazonuose įėjimo varža yra 1 megohm, daug didesnė nei ankstesniame pavyzdyje esančio prietaiso. Bet tai visai nereiškia, kad strėlių matuokliai praleido savo amžių. Kai kuriais atvejais jie yra tiesiog nepakeičiami.

Kintamos įtampos matavimas

Visi su nuolatinės įtampos matavimu susiję metodai ir rekomendacijos galioja ir kintamiesiems: voltmetras yra prijungtas lygiagrečiai grandinės sekcijai, voltmetro įėjimo varža turėtų būti kuo didesnė, matavimo diapazonas turėtų atitikti išmatuotą įtampą. Bet matuojant kintamąją įtampą, reikia atsižvelgti į dar du veiksnius, kurių nuolatinė įtampa neturi. Tai yra įtampos dažnis ir jos forma.

Matavimai gali būti atliekami dviejų tipų prietaisais: moderniu skaitmeniniu multimetru arba „antediluvian“ rodyklės testeriu. Natūralu, kad abu šio matavimo įtaisai yra įtraukti į kintamos įtampos matavimo režimą. Abu įtaisai yra skirti išmatuoti sinusoidinės formos įtampą ir tuo pačiu parodys rms reikšmė.

Efektinė įtampa U yra 0,707 amplitudės įtampos Um.

U = Um / √2 = 0,707 * Um, iš kur galima daryti išvadą, kad Um = U * √2 = 1,41 * U

Čia tinkamas paplitęs pavyzdys. Matuojant kintamąją įtampą, prietaisas rodė 220 V, tai reiškia, kad amplitudės vertė pagal formulę yra

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

Šis skaičiavimas patvirtinamas kiekvieną kartą, kai tinklo įtampa ištaisoma diodiniu tiltu, po kurio yra bent vienas elektrolitinis kondensatorius: jei matuosite nuolatinę įtampą tilto išvestyje, prietaisas parodys tik 310 V. Šį skaičių reikėtų atsiminti, jis gali būti naudingas kuriant ir remontuojant perjungimo maitinimo šaltinius.

Nurodyta formulė galioja visiems įtempiams, jei jie turi sinusoidinę formą. Pvz., Po transformatoriaus, kurio žingsnis žemyn, yra 12 V pokytis. Tada, ištiesinę ir išlyginę ant kondensatoriaus, mes gauname

12 * 1,41 = 16,92 beveik 17 V. Bet tai yra, jei krovinys nėra prijungtas. Prijungus apkrovą, nuolatinė įtampa nukris beveik iki 12 V. Jei įtampos forma skiriasi nuo sinusinės bangos, šios formulės neveikia, prietaisai nerodo to, ko iš jų tikėtasi. Esant šiai įtampai, matavimai atliekami kitais instrumentais, pavyzdžiui, osciloskopu.

Kitas faktorius, turintis įtakos voltmetro rodmenims, yra dažnis. Pavyzdžiui, skaitmeninis multimetras DT838 pagal savo charakteristikas matuoja kintamąsias įtampas dažnių diapazone 45 ... 450 Hz. Šiek tiek geriau šiuo atžvilgiu yra senas TL4 rodyklės testeris.

Įtampos diapazone iki 30V jo dažnių diapazonas yra 40 ... 15000Hz (beveik visas garso diapazonas gali būti naudojamas derinant stiprintuvus), tačiau padidėjus įtampai, leistinas dažnis mažėja. 100 V diapazone jis yra 40 ... 4000 Hz, 300 V 40 ... 2000 Hz, o 1000 V diapazone - tik 40 ... 700 Hz. Čia neginčijama pergalė prieš skaitmeninį įrenginį. Šie skaičiai taip pat galioja tik esant sinusoidiniams įtempiams.

Nors kartais nereikia duomenų apie kintamos įtampos formą, dažnį ir amplitudę. Pavyzdžiui, kaip nustatyti, ar veikia trumpųjų bangų imtuvo vietinis generatorius? Kodėl imtuvas nieko „nesulaukia“?

Pasirodo, kad viskas yra labai paprasta, jei naudojate žymiklio įrenginį. Jį reikia įjungti iki bet kokios kintamos įtampos matavimo ribos ir vienu zondu (!) Paliesti vietinio generatoriaus tranzistoriaus gnybtus. Jei yra aukšto dažnio virpesiai, tada juos aptinka prietaiso viduje esantys diodai, o rodyklė nukryps į tam tikrą skalės dalį.