Srovės matavimas

Nuolatinės srovės matavimas

Elektroninėse technologijose dažnai reikia matuoti tiesiogines sroves. Matyt, dėl šios priežasties daugelis multimetrų, dažniausiai pigūs, gali matuoti tik nuolatinę srovę. Kai kuriuose multimetrų modeliuose kintamos srovės matavimo diapazonas yra brangesnis, tačiau šiais rodmenimis galima pasitikėti tik tuo atveju, jei srovė turi sinusoidinę formą, o dažnis neviršija 50 Hz.

Ampermetro reikalavimai

Bet kuris matavimo įtaisas laikomas geru, jei jis neišmatuoja išmatuoto dydžio iškraipymų arba, veikiau, nesukelia iškraipymų, bet kuo mažiau. Voltmetrui tai yra didelė įėjimo varža, nes jis yra sujungtas lygiagrečiai grandinės daliai. Čia derėtų priminti, kad esant lygiagrečiam sujungimui, bendras sekcijos pasipriešinimas mažėja.

Ampermetras yra įtrauktas į grandinės pertraukątodėl jam teigiama kokybė, skirtingai nuo voltmetro, laikoma tik mažu vidiniu pasipriešinimu. Be to, kuo mažesnis, tuo geriau, ypač kai matuojama maža srovė, todėl būdinga elektroninėms grandinėms. Dabartinis matavimo procesas parodytas 1 paveiksle.

Diagrama rodo paprastą elektros grandinę, susidedančią iš galvaninės baterijos ir dviejų rezistorių, tinkančių tik bandymams atlikti srovių matavimą. Visų pirma, turėtumėte atkreipti dėmesį į prietaiso poliškumą, jis turi sutapti su srovės kryptimi, kurią nurodo rodyklės.

Paveikslėlyje parodytas rodyklės įtaisas, kuris nebus rodomas priešinga kryptimi. Skaitmeniniam multimetrui nesvarbi srovės kryptis. Jei jis neteisingai prijungtas, jis tiesiog parodys minuso ženklą ir konfliktas bus išspręstas. Matematikai pasakytų, kad išmatuotas skaičiaus modulis, atrodo, kad tai yra nepasirašyto skaičiaus vardas.

1 pavSrovės matavimo procesas

Ką parodys ampermetras

Norint atlikti tokią paprastą grandinę, nėra sunku apskaičiuoti srovę, ji bus 0,018A arba 18mA. Tuo pačiu metu paveikslėlyje parodyta, kad toje pačioje grandinėje esantis milimetras yra sujungtas trimis skirtingais taškais. Pagal fizikos dėsnius, jo rodmenys bus lygiai tokie patys, nes kiek elektronų „išsikrauna“ iš akumuliatoriaus pliuso, tas pats skaičius grįžta atgal, bet po „minuso“. Ir visų šių elektronų kelias yra tas pats: tai jungiamieji laidai, rezistoriai ir, jei prijungti, tai miliamperiai.

2 paveiksle parodyta dviejų tranzistorių imtuvų schema iš M. M. knygos. Rumyantsev "50 tranzistorių imtuvų grandinės" (1966).

2 pavDvigubo tranzistoriaus imtuvo grandinė

Tais laikais knygų tėkmė buvo lydima išsamių aprašymų ir jų derinimo būdų. Dažnai buvo rekomenduojama matuoti sroves tam tikrose grandinės dalyse, dažniausiai tranzistorių kolektorių srovėse. Srovių matavimo vietos buvo pavaizduotos diagramoje su kryželiu. Šiuo metu, žinoma, milimetris buvo prijungtas prie laidininko tarpo ir, pasirinkus žvaigždute pažymėtą rezistoriaus vertę, buvo pasirinkta iškart schemoje nurodyta srovė.

Sprogos matuojant sroves

3 ir 4 paveiksluose pavaizduota paprasčiausia grandinė, akumuliatorius, rezistorius ir multimetras. Remiantis Ohmo įstatymu, nesunku apskaičiuoti, kad srovė šioje grandinėje bus

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

Atidžiai pažiūrėjus į abu skaičius, paaiškėja, kad prietaisų rodmenys skiriasi, nors pačių schemų metu niekas nepasikeitė, jei juos galima taip vadinti. 3 paveiksle rodmenys visiškai atitinka Ohmo skaičiavimus.

3 pav. Matavimai srovės programos simuliatoriuje Multisim

Bet 4 paveiksle jie tapo šiek tiek mažesni, ty 148,515mA. Kyla klausimas, kodėl? Galų gale grandinėje niekas nepasikeitė, šaltinis yra tas pats, o rezistorius netapo daugiau ar mažiau.

4 paveikslas. Matavimai srovės programos simuliatoriuje Multisim

Faktas yra tas, kad bet kokias multimetro savybes galima pakeisti, o tai daroma paspaudus mygtuką "Parinktys".Šiuo atveju ampermetro įėjimo varža buvo pakeista: 3 paveiksle jis buvo 1n & # 8486; o 4 paveiksle jis buvo padidintas iki 100mΩ, arba tik 0,1Ω. Šis pavyzdys pateiktas norint parodyti, kaip matavimo priemonės savybės turi įtakos rezultatui. Tokiu atveju ampermetras.

Pabandykime padidinti šią srovę 10 kartų šioje grandinėje. Norėdami tai padaryti, pakanka taip pat 10 kartų sumažinti rezistoriaus vertę, tada lengva apskaičiuoti, kad ampermetras rodys pusantro ampero. Jei laikoma, kad įėjimo varža yra 1nΩ, kaip parodyta 3 paveiksle, rezultatas bus 1,5A, o tai visiškai atitinka Ohmo skaičiavimus.

Jei naudojate minėtą mygtuką „Parametrai“, kad ampermetro varžą padidintumėte 0,1Ω, tada prietaiso skalėje galite pamatyti 1,364A. Žinoma, 0,1Ω yra šiek tiek per didelis tikram ampermetrui, o 1nΩ tikriausiai įvyksta tik programoje - simuliatorius vis tiek gali pamatyti, kaip vidinis prietaiso pasipriešinimas paveikia matavimo rezultatą. Apskritai, atliekant tokius matavimus, reikia nedelsiant išsiaiškinti „galvoje“ bent jau rezultatą. Bet jūs turėtumėte pradėti nuo akivaizdžiai didesnio įrenginio diapazono.

Taip yra matuojant sroves treniruoklių programoje, kur viskas sąmoningai nustatyta siekiant geresnių rezultatų. Idealiai tinka visos dalys, turinčios minimalius leistinus nuokrypius, prietaisų įėjimo varža, aplinkos temperatūra yra 25 laipsniai. Bet, kaip ką tik buvo parodyta, prietaiso parametrus, dalis ir net temperatūrą galima nustatyti vartotojo prašymu.

Matavimai šiuo instrumentu

Realiame gyvenime viskas nėra taip sklandžiai. Platūs rezistoriai paprastai gali būti ± 5, 10 ir 20 procentų nuokrypiai. Be abejo, yra rezistorių, kurių nuokrypis yra dešimtadalis procentų, tačiau jie naudojami tik ten, kur to tikrai reikia, ir visai ne plačiai naudojamose įrangose ​​šalia kiekvieno tranzistoriaus ir šalia kiekvieno mikro grandinės.

Manoma, kad srovių matavimo eksperimentai atliekami su rezistoriais, kurių paklaida yra 5%. Tada, esant nominaliai vertei (tai, kas parašyta ant rezistoriaus korpuso), pavyzdžiui, 10KΩ, po ranka gali nukristi rezistorius, kurio varža yra 9,5 ... 10,5KΩ. Jei toks rezistorius yra prijungtas prie įtampos šaltinio, pvz., 10 V, tada, matuojant sroves, vietoj numatomo 1 mA galite gauti vertes 1,053 ... 0,952 mA. Dar didesnis pasklidimas bus pasiektas naudojant rezistorius, kurių paklaida yra 10 arba 20 procentų.

Ir be galo nuostabių rezultatų galima sulaukti, jei šie eksperimentai bus atliekami naudojant akumuliatoriaus energiją. Grandinė yra visiškai tokia pati kaip 3 ir 4 paveiksluose. Tai taip paprasta, kad galite visiškai atsisakyti litavimo ir spausdintinių plokščių, viską padaryti tiesiog pasukdami arba tiesiog laikydami rankose.

Įvertinkime, kas turėtų pasirodyti, ką prietaisas turėtų parodyti. Yra žinoma, kad akumuliatoriaus įtampa yra 1,5 V, varža 10Ω. Tada pagal Ohmo dėsnį I = U / R = 1,5 / 10 = 0,15A arba 150mA.

Tikraisiais matavimais vietoje numatomo 150 mA, prietaisas rodė 98,3 mA. Net jei darysime prielaidą, kad rezistorius yra sugautas su 20 procentų paklaida, I = U / R = 1,5 / 12 = 0,125A arba 125mA.

Nepakaks! Kur viskas dingo? Mūsų atveju kalta „mirusi“ baterija. Operacijos metu ji prarado dalį krūvio, padidėjo jos vidinis pasipriešinimas. Pridėjus išorinio rezistoriaus pasipriešinimą, vidinis pasipriešinimas padarė savo „indėlį“ į matavimo rezultato iškraipymą. Būtent šios aplinkybės lėmė, kad prietaiso rodmenys, švelniai tariant, buvo labai nutolę nuo tikėtinų.

Todėl atliekant matavimus elektroninėse schemose reikia būti ypač atsargiems, tikslumas taip pat nebus nereikalingas. Savybės, tiesiogiai priešingos ką tik paminėtoms, lemia pražūtingus rezultatus. Matavimo prietaisai gali būti sudeginti, prietaisai taip pat kuriami ar taisomi, o kai kuriais atvejais net gali patirti elektros smūgį. Norėdami išvengti nusivylimo tokiais atvejais, galime dar kartą rekomenduoti prisiminti saugos priemonės.

Borisas Aladyshkinas