Huidige meting

DC-stroommeting

In de elektronische technologie is het vaak noodzakelijk om directe stromen te meten. Blijkbaar kunnen om deze reden veel multimeters, meestal goedkoop, alleen gelijkstroom meten. Het meetbereik van wisselstroom is in sommige multimetermodellen, die duurder zijn, maar deze indicaties kunnen alleen worden vertrouwd als de stroom een ​​sinusvormige vorm heeft en de frequentie niet hoger is dan 50 Hz.

Vereisten ampèremeter

Elk meetinstrument wordt als goed beschouwd als het geen vervormingen in de gemeten hoeveelheid introduceert, of liever, introduceert, maar zo min mogelijk. Voor een voltmeter is dit een hoge ingangsimpedantie, omdat deze parallel is aangesloten op een deel van het circuit. Het is goed om eraan te herinneren dat met een parallelle verbinding de totale weerstand van de sectie afneemt.

Ampèremeter is inbegrepen in de onderbreking van het circuitdaarom wordt voor hem een ​​positieve kwaliteit, in tegenstelling tot een voltmeter, beschouwd als slechts een lage interne weerstand. Bovendien, hoe kleiner hoe beter, vooral bij het meten van lage stromen, dus inherent aan elektronische schakelingen. Het huidige meetproces wordt getoond in figuur 1.

Het diagram toont een eenvoudig elektrisch circuit bestaande uit een galvanische batterij en twee weerstanden, alleen geschikt voor het uitvoeren van experimenten met het meten van stromen. Allereerst moet u letten op de polariteit van het apparaat, het moet samenvallen met de stroomrichting, die wordt aangegeven door pijlen.

De afbeelding toont een aanwijsapparaat dat niet in de tegenovergestelde richting wordt weergegeven. Voor een digitale multimeter maakt de stroomrichting niet uit. Als het verkeerd is aangesloten, zal het eenvoudig een minteken tonen, en het conflict zal hierover worden geregeld. Wiskundigen zouden zeggen dat de modulus van een getal wordt gemeten, het lijkt erop dat dit de naam is van het niet-ondertekende getal.

Figuur 1Huidig ​​meetproces

Wat de ampèremeter zal tonen

Voor een dergelijk eenvoudig circuit is het niet moeilijk om de stroom te berekenen, deze zal 0,018A of 18mA zijn. Tegelijkertijd laat de figuur zien dat een milliameter in hetzelfde circuit op drie verschillende punten is aangesloten. Volgens de natuurwetten zullen zijn meetwaarden exact hetzelfde zijn, omdat hoeveel elektronen uit de plus van de batterij "wegstromen", hetzelfde aantal terugkeert, maar na een "min". En het pad voor al deze elektronen is hetzelfde: dit zijn verbindingsdraden, weerstanden, en indien aangesloten, dan milliameters.

Figuur 2 toont een diagram van een tweetransistorontvanger uit het boek van M.M. Rumyantsev "50 circuits van transistorontvangers" (1966).

Figuur 2Dual transistor ontvanger circuit

Destijds gingen circuits in boeken vergezeld van gedetailleerde beschrijvingen en methoden voor de aanpassing ervan. Het werd vaak aanbevolen om stromen in specifieke delen van het circuit te meten, meestal de collectorstromen van transistoren. Plaatsen voor het meten van stromingen werden in het diagram met een kruis weergegeven. Op dit punt was natuurlijk een milliameter verbonden met de opening van de geleider, en door de waarde van de weerstand gemarkeerd met een asterisk te selecteren, werd de stroom die direct in het diagram werd aangegeven geselecteerd.

Valkuilen bij het meten van stromingen

Figuren 3 en 4 tonen het eenvoudigste circuit, een batterij, een weerstand en een multimeter. Volgens de wet van Ohm is het eenvoudig om te berekenen dat de stroom in dit circuit zal zijn

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

Als je beide figuren goed bekijkt, blijkt dat de waarden van de apparaten anders zijn, hoewel er in de schema's zelf niets is veranderd, als ze dat kunnen worden genoemd. In figuur 3 zijn de metingen volledig consistent met de berekening van Ohm.

Figuur 3. Metingen stroom in de programmasimulator Multisim

Maar in figuur 4 werden ze iets lager, namelijk 148.515 mA. De vraag is waarom? Er is immers niets veranderd op het circuit, de bron is hetzelfde en de weerstand is niet meer of minder geworden.

Figuur 4. Metingen stroom in de programmasimulator Multisim

Het feit is dat alle eigenschappen van de multimeter kunnen worden gewijzigd, wat gebeurt door op de knop "Opties" te klikken.In dit geval werd de ingangsweerstand van de ampèremeter gewijzigd: in figuur 3 was deze 1n & # 8486 ;, en in figuur 4 was deze verhoogd tot 100mΩ of slechts 0,1Ω. Dit voorbeeld wordt gegeven om aan te tonen hoe de eigenschappen van een meetinstrument het resultaat beïnvloeden. In dit geval een ampèremeter.

Laten we proberen de stroom 10 keer in dit circuit te verhogen. Om dit te doen, is het voldoende om de waarde van de weerstand ook met 10 keer te verminderen, dan is het eenvoudig om te berekenen dat de ampèremeter anderhalve ampère zal tonen. Als de ingangsimpedantie 1nΩ is, zoals in Afbeelding 3, is het resultaat 1,5A, wat volledig consistent is met de berekening van Ohm.

Als u de bovengenoemde knop "Parameters" gebruikt om de weerstand van de ampèremeter 0,1Ω te maken, ziet u op de schaal van het apparaat 1,364A. Natuurlijk is 0,1Ω iets te groot voor een echte ampèremeter, en 1nΩ gebeurt waarschijnlijk alleen in het programma - de simulator kan nog steeds zien hoe de interne weerstand van het apparaat het meetresultaat beïnvloedt. Over het algemeen moet men bij dergelijke metingen onmiddellijk 'in de geest' ten minste de volgorde van het resultaat achterhalen. Maar u moet beginnen met een duidelijk groter bereik op het apparaat.

Dit is het geval bij het meten van stromen in een simulatorprogramma, waarbij alles opzettelijk is ingesteld om betere resultaten te bereiken. Alle onderdelen met minimale toleranties, invoerimpedanties van de apparaten zijn ook ideaal, de omgevingstemperatuur is 25 graden. Maar, zoals zojuist werd aangetoond, kunnen de parameters van apparaten, onderdelen en zelfs de temperatuur worden ingesteld op verzoek van de gebruiker.

Metingen met dit instrument

In het echte leven is alles niet zo soepel. Brede weerstanden kan toleranties hebben van in de regel ± 5, 10 en 20 procent. Natuurlijk zijn er weerstanden met toleranties van een tiende procent, maar ze worden alleen gebruikt waar het echt nodig is, en helemaal niet in algemeen gebruikte apparatuur in de buurt van elke transistor en in de buurt van elke microschakeling.

Er wordt aangenomen dat experimenten met het meten van stromen worden uitgevoerd met weerstanden met een tolerantie van 5%. Vervolgens kan bij de nominale waarde (wat op het weerstandsgeval staat), bijvoorbeeld 10KΩ, een weerstand met een weerstand in het bereik van 9,5 ... 10,5 KΩ onder de arm vallen. Als een dergelijke weerstand is aangesloten op een spanningsbron, bijvoorbeeld 10V, kunt u bij het meten van stromen waarden krijgen in het bereik van 1,053 ... 0,952 mA, in plaats van de verwachte 1 mA. Een nog grotere spreiding zal worden verkregen bij gebruik van weerstanden met een tolerantie van 10 of 20 procent.

En absoluut verbazingwekkende resultaten kunnen worden verkregen als deze experimenten op batterijvermogen worden uitgevoerd. Het circuit is precies hetzelfde als in de figuren 3 en 4. Het is zo eenvoudig dat u volledig kunt afzien van soldeer- en printplaten, alles eenvoudig met wendingen kunt doen of gewoon in uw handen kunt houden.

Laten we inschatten wat er zou moeten blijken, wat het apparaat zou moeten laten zien. Het is bekend dat de batterijspanning 1,5 V is, weerstand 10Ω. Dan, volgens de wet van Ohm, I = U / R = 1,5 / 10 = 0,15 A of 150 mA.

In werkelijke metingen vertoonde het apparaat 98,3 mA in plaats van de verwachte 150 mA. Zelfs als we aannemen dat de weerstand wordt gevangen met een tolerantie van 20 procent, I = U / R = 1,5 / 12 = 0,125 A of 125 mA.

Het zal niet genoeg zijn! Waar is het allemaal gebleven? In ons geval bleek de "lege" batterij de schuldige te zijn. Tijdens de operatie verloor ze een deel van de lading en nam haar interne weerstand toe. Samen met de weerstand van de externe weerstand, heeft de interne weerstand zijn "bijdrage" geleverd aan de vervorming van het meetresultaat. Het waren deze omstandigheden die ertoe leidden dat de metingen van het apparaat, op zijn zachtst gezegd, ver verwijderd waren van de verwachte.

Daarom moet bij het nemen van metingen in elektronische circuits uiterst voorzichtig zijn, de nauwkeurigheid is ook niet overbodig. Kwaliteiten die direct tegengesteld zijn aan de zojuist genoemde, leiden tot desastreuze resultaten. Meetinstrumenten kunnen worden verbrand, apparaten worden ook ontwikkeld of gerepareerd en krijgen in sommige gevallen zelfs een elektrische schok. Om teleurstelling van dergelijke gevallen te voorkomen, kunnen we het opnieuw aanbevelen veiligheidsmaatregelen.

Boris Aladyshkin