Árammérés

DC áram mérése

Az elektronikus technológiában gyakran meg kell mérni a közvetlen áramot. Látható, hogy ezért sok multiméter, többnyire olcsó, csak az egyenáramot képes mérni. A váltakozó áram mérési tartománya a multiméter néhány modelljében meglehetősen drágább, de ezekre a jelzésekre csak akkor lehet megbízható, ha az áram szinuszos alakú, és a frekvencia nem haladja meg az 50 Hz-t.

Ampermérővel szemben támasztott követelmények

Bármely mérőkészülék akkor tekinthető jónak, ha az nem torzítja a mért mennyiséget, vagy inkább bevezet, de a lehető legkevesebbel. Voltmérő esetében ez egy nagy bemeneti impedancia, mivel az áramkör egy szakaszával párhuzamosan van csatlakoztatva. Helyénvaló emlékeztetni arra, hogy párhuzamos csatlakozás esetén a szakasz teljes ellenállása csökken.

Az ampermérőt az áramkör szakadása tartalmazzaezért a pozitív minőség, a voltmérővel ellentétben, csak alacsony belső ellenállásnak minősül. Sőt, minél kisebb, annál jobb, különösen alacsony áram mérésekor, tehát az elektronikus áramkörökben rejlő tulajdonságokkal rendelkeznek. Az aktuális mérési folyamat az 1. ábrán látható.

Az ábra egy egyszerű elektromos áramkört ábrázol, amely galvanikus akkumulátorból és két ellenállásból áll, és csak az árammérési kísérletek elvégzésére alkalmas. Először is figyelni kell a készülék polaritására, egybeesnie kell az áram irányával, amelyet a nyilak jelölnek.

Az ábra olyan mutatóeszközt mutat, amely nem mutat az ellenkező irányba. Digitális multiméter esetén az áram irányának nincs jelentősége. Ha helytelenül csatlakozik, akkor egyszerűen mínuszjelet mutat, és a konfliktus ezzel megoldódik. A matematikusok azt állítják, hogy egy szám moduluszát megmérik, úgy tűnik, hogy ez az alá nem írt szám neve.

1. ábraJelenlegi mérési folyamat

Mit fog mutatni az ampermérő?

Egy ilyen egyszerű áramkörnél nem nehéz kiszámítani az áramot, ez 0,018A vagy 18mA lesz. Ugyanakkor az ábra azt mutatja, hogy egy milliméter ugyanazon áramkörben három különböző ponton van csatlakoztatva. A fizikai törvények szerint a leolvasása pontosan ugyanaz lesz, mert hány elektron "kiáramlik" az akkumulátor pluszából, ugyanaz a szám tér vissza, de egy "mínusz" után. És ezeknek az elektronoknak az útja megegyezik: ezek összekötő vezetékek, ellenállások, és ha vannak csatlakoztatva, akkor milliméterek.

A 2. ábra egy két tranzisztoros vevő diagramját mutatja az M.M. könyvéből. Rumyantsev "50 tranzisztor vevőkészlet" (1966).

2. ábraKettős tranzisztor vevő áramkör

Akkoriban a könyvek áramköreit részletes leírásokkal és kiigazítási módszerekkel kísérték. Gyakran javasolták az áramok mérését az áramkör adott szakaszaiban, általában a tranzisztorok kollektoráramát. Az áramok mérésének helyeit kereszttel jelöltük az ábrán. Ennél a pontnál természetesen egy milliméter csatlakoztatva volt a vezeték réséhez, és a csillaggal jelölt ellenállás érték kiválasztásával a diagramban azonnal megjelölt áramot választottuk.

Buktatók az áram mérésében

A 3. és 4. ábra a legegyszerűbb áramkört, egy akkumulátort, egy ellenállást és egy multimétert mutatják. Ohm törvénye szerint könnyű kiszámítani, hogy az áram ebben az áramkörben lesz

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

Ha mindkét ábrát közelebbről megvizsgáljuk, kiderül, hogy a leolvasások eltérőek, bár semmi sem változott az áramkörökben, ha úgy nevezhetjük. A 3. ábrán a leolvasások teljes mértékben összhangban vannak Ohm számításával.

3. ábra. Mérések jelenlegi a Multisim program szimulátorban

De a 4. ábrán kissé alacsonyabbak lettek, nevezetesen 148,515 mA. A kérdés az, miért? Végül is, az áramkörön semmi sem változott, a forrás ugyanaz, és az ellenállás nem lett többé-kevésbé.

4. ábra. Mérések jelenlegi a Multisim program szimulátorban

Valójában a multiméter bármely tulajdonsága megváltoztatható, amelyet az "Opciók" gombra kattintással lehet megváltoztatni.Ebben az esetben az ampermérő bemeneti ellenállása megváltozott: a 3. ábrán ez 1n & # 8486 volt, és a 4. ábrán 100 mΩ-re, vagyis csak 0,1Ω-ra növekedett. Ez a példa annak bemutatására szolgál, hogy a mérőműszer tulajdonságai hogyan befolyásolják az eredményt. Ebben az esetben egy ampermérő.

Próbáljuk megnövelni az áramkör tízszeresét. Ehhez elegendő az ellenállás értékét is tízszeresre csökkenteni, akkor könnyű kiszámítani, hogy az ampermérő másfél amperre mutat. Ha a bemeneti impedanciát 1nΩ-nek tekintjük, mint a 3. ábrán látható, akkor az eredmény 1,5A lesz, amely teljes mértékben összhangban van Ohm számításával.

Ha a fent említett „Paraméterek” nyomógombot használja az ampermérő ellenállásának 0,1Ω-os növelésére, akkor az eszköz skáláján az 1,364A látható. Természetesen a 0,1Ω kicsit túl nagy egy valódi ampermérőhöz, és 1nΩ valószínűleg csak a programban fordul elő - a szimulátor továbbra is láthatja, hogy az eszköz belső ellenállása hogyan befolyásolja a mérési eredményt. Általában az ilyen mérések elvégzéséhez azonnal ki kell deríteni a „fejében” legalább az eredmény sorrendjét. De kezdenie kell egy nyilvánvalóan nagyobb tartományban az eszközön.

Ez az eset áll fenn az áramok mérésekor egy szimulátor programban, ahol minden szándékosan van beállítva a jobb eredmények elérése érdekében. Az alkatrészek minimális tűréshatárokkal, a készülékek bemeneti impedanciái szintén ideálisak, a környezeti hőmérséklet 25 fok. De, amint csak láttuk, az eszközök, alkatrészek és az egyenletes hőmérséklet paraméterei a felhasználó kérésére beállíthatók.

Mérések ezzel a műszerrel

A valós életben semmi sem zajlik simán. Széles ellenállások a tűréshatárok általában ± 5, 10 és 20 százalék lehet. Természetesen vannak olyan ellenállások is, amelyek tized százaléka tűrőképességgel rendelkezik, de csak akkor használják őket, amikor erre valóban szükség van, és egyáltalán nem széles körben használt berendezésekben, minden tranzisztor közelében és minden egyes mikroáramkör közelében.

Feltételezzük, hogy az árammérés kísérleteit 5% -os toleranciával rendelkező ellenállásokkal végezzük. Ezután a névleges értéknél (amit az ellenállás esetére írunk), például 10KΩ, egy ellenállás, amelynek ellenállása 9,5 ... 10,5KΩ, a kar alá eshet. Ha egy ilyen ellenállást egy feszültségforráshoz (például 10 V) csatlakoztatnak, akkor az áramerősség mérésekor a várható 1 mA helyett 1,053 ... 0,952 mA tartományba eshetnek az értékek. Még nagyobb elterjedést érünk el, ha ellenállásokat alkalmazunk 10 vagy 20 százalékos tűréshatárral.

És teljesen lenyűgöző eredményeket lehet elérni, ha ezeket a kísérleteket akkumulátorral hajtják végre. Az áramkör pontosan ugyanaz, mint a 3. és 4. ábrán. Annyira egyszerű, hogy teljesen megszabadulhat a forrasztástól és a nyomtatott áramköri tábláktól, mindent egyszerűen csavarokkal megtehet, vagy egyszerűen a kezében tarthatja.

Becsüljük meg, hogy mire forduljon, mit kell mutasson az eszköz. Ismert, hogy az akkumulátor feszültsége 1,5 V, ellenállás 10Ω. Ezután az Ohmi törvény szerint I = U / R = 1,5 / 10 = 0,15A vagy 150mA.

A tényleges méréseknél a várt 150 mA helyett az eszköz 98,3 mA volt. Még ha feltételezzük is, hogy az ellenállás 20 százalékos toleranciával van megkapva, I = U / R = 1,5 / 12 = 0,125A vagy 125mA.

Nem lesz elég! Hová ment? Esetünkben kiderült, hogy a „halott” akkumulátor hibás. Működés közben elvesztette a töltés egy részét, és belső ellenállása nőtt. A külső ellenállás ellenállását kiegészítve a belső ellenállás "megvalósíthatóan hozzájárult" a mérési eredmény torzításához. Ezek a körülmények vezettek ahhoz a tényhez, hogy a készülék leolvasása enyhén szólva nagyon távol volt a várttól.

Ezért az elektronikus áramkörökben történő mérés során rendkívül óvatosnak kell lennie, a pontosság szintén nem lesz felesleges. Az olyan tulajdonságok, amelyek közvetlenül ellentétesek a fent említettekkel, katasztrofális eredményekhez vezetnek. A mérőműszerek eléghetnek, az eszközöket fejleszthetik vagy javíthatják, és bizonyos esetekben áramütést is szenvedhetnek. Az ilyen esetek csalódásának elkerülése érdekében ismételten javasolhatjuk a visszahívást biztonsági óvintézkedések.

Boris Aladyshkin