Medição de corrente

Medição de corrente DC

Na tecnologia eletrônica, muitas vezes é necessário medir correntes diretas. Aparentemente, por esse motivo, muitos multímetros, principalmente baratos, podem apenas medir corrente contínua. A faixa de medição de corrente alternada está em alguns modelos de multímetros, que são mais caros, mas essas indicações só podem ser confiáveis ​​se a corrente tiver uma forma sinusoidal e a frequência não exceder 50 Hz.

Requisitos do Amperímetro

Qualquer dispositivo de medição é considerado bom se não introduzir distorções na quantidade medida, ou melhor, introduzir, mas o mínimo possível. Para um voltímetro, essa é uma alta impedância de entrada, pois é conectada em paralelo a uma seção do circuito. É conveniente lembrar aqui que, com uma conexão paralela, a resistência total da seção diminui.

O amperímetro está incluído na interrupção do circuito, portanto, para ele, uma qualidade positiva, ao contrário de um voltímetro, é considerada apenas uma baixa resistência interna. Além disso, quanto menor, melhor, principalmente na medição de correntes baixas, tão inerentes aos circuitos eletrônicos. O processo de medição atual é mostrado na Figura 1.

O diagrama mostra um circuito elétrico simples, composto por uma bateria galvânica e dois resistores, adequados apenas para a realização de experimentos de medição de correntes. Antes de tudo, você deve prestar atenção à polaridade do dispositivo, que deve coincidir com a direção da corrente, indicada pelas setas.

A figura mostra um dispositivo indicador que não será exibido na direção oposta. Para um multímetro digital, a direção da corrente não importa. Se estiver conectado incorretamente, simplesmente mostrará um sinal de menos e o conflito será resolvido com isso. Os matemáticos diriam que o módulo de um número é medido, parece que esse é o nome do número não assinado.

Figura 1Processo de medição atual

O que o amperímetro mostrará

Para um circuito tão simples, não é difícil calcular a corrente, será 0,018A ou 18mA. Ao mesmo tempo, a figura mostra que um miliamperímetro no mesmo circuito está conectado em três pontos diferentes. De acordo com as leis da física, suas leituras serão exatamente as mesmas, porque quantos elétrons "fluem" da adição da bateria, o mesmo número retorna, mas depois de um "menos". E o caminho para todos esses elétrons é o mesmo: são fios de conexão, resistores e, se conectados, miliamperímetros.

A Figura 2 mostra um diagrama de um receptor de dois transistores do livro de M.M. Rumyantsev "50 circuitos de receptores de transistor" (1966).

Figura 2Circuito Receptor de Transistor Duplo

Naqueles dias, os circuitos nos livros eram acompanhados de descrições detalhadas e métodos de ajuste. Muitas vezes, era recomendado medir correntes em seções específicas do circuito, geralmente as correntes de coletor dos transistores. Locais para medir correntes foram mostrados no diagrama com uma cruz. Nesse ponto, é claro, um miliamperímetro foi conectado à folga do condutor e, selecionando o valor do resistor marcado com um asterisco, a corrente indicada imediatamente no diagrama foi selecionada.

Armadilhas nas correntes de medição

As figuras 3 e 4 mostram o circuito mais simples, uma bateria, um resistor e um multímetro. De acordo com a lei de Ohm, é fácil calcular que a corrente neste circuito será

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

Se você observar atentamente as duas figuras, verifica-se que as leituras dos dispositivos são diferentes, embora nada tenha mudado nos próprios esquemas, se é que podem ser chamadas assim. Na Figura 3, as leituras são totalmente consistentes com o cálculo de Ohm.

Figura 3. Medições atual no simulador de programa Multisim

Mas na Figura 4 eles se tornaram um pouco mais baixos, ou seja, 148.515mA. A questão é, por quê? Afinal, nada mudou no circuito, a fonte é a mesma e o resistor não se tornou mais ou menos.

Figura 4. Medições atual no simulador de programa Multisim

O fato é que qualquer propriedade do multímetro pode ser alterada, o que é feito clicando no botão "Opções".Nesse caso, a resistência de entrada do amperímetro foi alterada: na Figura 3 era 1n e na Figura 4 foi aumentada para 100m 100, ou apenas 0,1Ω. Este exemplo é fornecido para demonstrar como as propriedades de um instrumento de medição afetam o resultado. Nesse caso, um amperímetro.

Vamos tentar aumentar as atuais 10 vezes neste circuito. Para fazer isso, é suficiente reduzir também o valor do resistor em 10 vezes, então é fácil calcular que o amperímetro mostrará um e meio ampere. Se a impedância de entrada for de 1nΩ, como na Figura 3, o resultado será 1,5A, que é totalmente consistente com o cálculo de Ohm.

Se você usar o botão "Parâmetros" acima mencionado para tornar a resistência do amperímetro 0,1 Ω, na escala do dispositivo você poderá ver 1.364A. Obviamente, 0,1Ω é um pouco grande demais para um amperímetro real e 1nΩ provavelmente só acontece no programa - o simulador ainda pode ver como a resistência interna do dispositivo afeta o resultado da medição. Em geral, ao fazer essas medições, é preciso descobrir imediatamente "na mente" pelo menos a ordem do resultado. Mas você deve começar com uma faixa obviamente maior no dispositivo.

É o caso da medição de correntes em um programa de simulador, onde tudo é definido deliberadamente para obter melhores resultados. Todas as peças com tolerâncias mínimas, impedâncias de entrada dos dispositivos também são ideais, a temperatura ambiente é de 25 graus. Mas, como foi mostrado, os parâmetros de dispositivos, peças e até temperatura podem ser configurados a pedido do usuário.

Medições com este instrumento

Na vida real, nem tudo é tão bom. Resistores de largura podem ter tolerâncias de ± 5, 10 e 20 por cento. Obviamente, existem resistores com tolerâncias de um décimo de por cento, mas eles são usados ​​apenas onde é realmente necessário, e de modo algum em equipamentos de uso generalizado perto de cada transistor e perto de cada microcircuito.

Supõe-se que experimentos de medição de correntes sejam realizados com resistores com uma tolerância de 5%. Então, no valor nominal (o que está escrito na caixa do resistor), por exemplo, 10KΩ, um resistor com uma resistência na faixa de 9,5 ... 10,5KΩ pode cair embaixo do braço. Se esse resistor estiver conectado a uma fonte de tensão, por exemplo 10V, ao medir correntes, você poderá obter valores na faixa de 1,053 ... 0,952mA, em vez do esperado 1mA. Uma propagação ainda maior será obtida ao usar resistores com uma tolerância de 10 ou 20%.

E resultados absolutamente surpreendentes podem ser obtidos se essas experiências forem conduzidas com energia da bateria. O circuito é exatamente o mesmo das Figuras 3 e 4. É tão simples que você pode dispensar completamente as placas de circuito impresso e de solda, fazer tudo simplesmente com torções ou simplesmente segurá-lo nas mãos.

Vamos estimar o que deve acontecer, o que o dispositivo deve mostrar. Sabe-se que a tensão da bateria é de 1,5V, resistência 10Ω. Então, de acordo com a lei de Ohm, I = U / R = 1,5 / 10 = 0,15A ou 150mA.

Nas medições reais, em vez dos 150mA esperados, o dispositivo mostrou 98,3mA. Mesmo se assumirmos que o resistor é capturado com uma tolerância de 20%, I = U / R = 1,5 / 12 = 0,125A ou 125mA.

Não será suficiente! Para onde foi tudo isso? No nosso caso, a bateria “descarregada” acabou sendo a culpada. Durante a operação, ela perdeu parte da carga e sua resistência interna aumentou. Além da resistência do resistor externo, a resistência interna deu sua "contribuição" para a distorção do resultado da medição. Foram essas circunstâncias que levaram ao fato de que as leituras do dispositivo estavam, para dizer o mínimo, muito longe das esperadas.

Portanto, ao fazer medições em circuitos eletrônicos, é preciso ser extremamente cuidadoso, a precisão também não será supérflua. Qualidades diretamente opostas às que acabamos de mencionar levam a resultados desastrosos. Os instrumentos de medição podem ser queimados, os dispositivos que estão sendo desenvolvidos ou reparados também e, em alguns casos, até recebem um choque elétrico. Para evitar decepções com esses casos, recomendamos mais uma vez recordar precauções de segurança.

Boris Aladyshkin