Aktuální měření

Měření stejnosměrného proudu

V elektronické technologii je často nutné měřit přímé proudy. Z tohoto důvodu zřejmě mnoho multimetrů, většinou levných, může měřit pouze stejnosměrný proud. Měřicí rozsah střídavého proudu je u některých modelů multimetrů, které jsou dražší, ale těmto indikacím lze důvěřovat pouze tehdy, má-li proud sinusový tvar a frekvence nepřesahuje 50 Hz.

Požadavky na ampérmetr

Jakékoli měřicí zařízení je považováno za dobré, pokud nezavádí zkreslení do měřené veličiny, nebo spíše zavádí, ale co nejméně. Pro voltmetr je to vysoká vstupní impedance, protože je zapojena paralelně s částí obvodu. Zde je vhodné připomenout, že při paralelním připojení klesá celkový odpor sekce.

Ampér je součástí přerušení obvodu, proto, pro něj, pozitivní kvalita, na rozdíl od voltmetr, je považován za jen malý vnitřní odpor. Kromě toho, čím menší, tím lépe, zejména při měření nízkých proudů, které jsou vlastní elektronickým obvodům. Aktuální postup měření je znázorněn na obrázku 1.

Schéma ukazuje jednoduchý elektrický obvod sestávající z galvanické baterie a dvou rezistorů, vhodných pouze pro provádění experimentů na měření proudů. Nejprve byste měli věnovat pozornost polaritě zařízení, musí se shodovat se směrem proudu, který je označen šipkami.

Obrázek ukazuje ukazatel zařízení, které se nezobrazí v opačném směru. U digitálního multimetru nezáleží na směru proudu. Pokud je připojen nesprávně, jednoduše zobrazí znaménko mínus a konflikt bude vyřešen. Matematici by řekli, že modul čísla se měří, zdá se, že je to jméno nepodepsaného čísla.

Obrázek 1Aktuální proces měření

Co ukáže ampérmetr

Pro takový jednoduchý obvod není obtížné vypočítat proud, bude to 0,018 A nebo 18 mA. Současně obrázek ukazuje, že miliametr ve stejném obvodu je připojen ve třech různých bodech. Podle fyzikálních zákonů bude jeho hodnota přesně stejná, protože kolik elektronů „vytéká“ z plusu baterie, stejné číslo se vrací zpět, ale po „mínus“. A cesta pro všechny tyto elektrony je stejná: jedná se o spojovací vodiče, rezistory a pokud jsou připojeny, pak milimetry.

Obrázek 2 ukazuje schéma přijímače se dvěma tranzistory z knihy M.M. Rumyantsev "50 obvodů tranzistorových přijímačů" (1966).

Obrázek 2Dual Transistor Receiver Circuit

V té době byly okruhy v knihách doprovázeny podrobnými popisy a způsoby jejich úpravy. Často bylo doporučováno měřit proudy v určitých částech obvodu, obvykle v kolektorových proudech tranzistorů. Místa pro měření proudů byla na diagramu zobrazena křížkem. V tomto okamžiku byl samozřejmě k mezeře vodiče připojen milimetr a výběrem hodnoty odporu označeného hvězdičkou byl vybrán proud uvedený okamžitě na diagramu.

Úskalí v měření proudů

Obrázky 3 a 4 znázorňují nejjednodušší obvod, baterii, rezistor a multimetr. Podle Ohmova zákona je snadné spočítat, že proud v tomto obvodu bude

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

Podíváte-li se pozorně na obě čísla, ukáže se, že odečty zařízení jsou odlišné, i když se nic nezměnilo v samotných schématech, pokud to lze nazvat. Na obrázku 3 jsou hodnoty plně v souladu s Ohmovým výpočtem.

Obrázek 3. Měření aktuální v programovém simulátoru Multisim

Na obrázku 4 se však mírně snížily, a to 148,515 mA. Otázka zní, proč? Koneckonců, na obvodu se nic nezměnilo, zdroj je stejný a rezistor se nezmenšil.

Obrázek 4. Měření aktuální v programovém simulátoru Multisim

Faktem je, že jakékoli vlastnosti multimetru lze změnit, což se provádí kliknutím na tlačítko „Možnosti“.V tomto případě byl změněn vstupní odpor ampérmetru: na obrázku 3 to bylo 1 n & 8486; a na obrázku 4 to bylo zvýšeno na 100 mΩ, nebo pouze 0,1 ohm. Tento příklad je uveden pro demonstraci, jak vlastnosti měřicího přístroje ovlivňují výsledek. V tomto případě ampérmetr.

Zkusme v tomto obvodu zvýšit současných 10krát. K tomu stačí snížit hodnotu odporu také 10krát, pak je snadné vypočítat, že ampérmetr ukáže jeden a půl ampéru. Pokud je vstupní impedance 1nΩ, jako na obrázku 3, bude výsledkem 1,5A, což je plně v souladu s Ohmovým výpočtem.

Pokud použijete výše uvedené tlačítko „Parametry“ k vytvoření odporu ampéru 0,1Ω, pak na stupnici přístroje můžete vidět 1 364A. Samozřejmě je 0,1Ω příliš velký na skutečný ampérmetr a 1nΩ se pravděpodobně stane pouze v programu - simulátor stále vidí, jak vnitřní odpor zařízení ovlivňuje výsledek měření. Obecně platí, že při provádění takových měření je třeba okamžitě zjistit „v mysli“ alespoň pořadí výsledku. Ale na zařízení byste měli začít s evidentně větším dosahem.

To je případ při měření proudů v simulátoru, kde je vše záměrně nastaveno pro dosažení lepších výsledků. Všechny části s minimálními tolerancemi, vstupní impedance zařízení jsou také ideální, okolní teplota je 25 stupňů. Jak však bylo ukázáno, parametry zařízení, částí a dokonce i teploty lze nastavit na žádost uživatele.

Měření pomocí tohoto přístroje

Ve skutečném životě není vše tak hladké. Široké rezistory může mít zpravidla tolerance ± 5, 10 a 20 procent. Samozřejmě existují rezistory s tolerancemi desetiny procenta, ale používají se pouze tam, kde je to skutečně nutné, a vůbec ne v široko používaném vybavení poblíž každého tranzistoru a poblíž každého mikroobvodu.

Předpokládá se, že experimenty na měření proudů se provádějí s odpory s tolerancí 5%. Poté, například při jmenovité hodnotě (to, co je napsáno na pouzdru rezistoru), může rezistor s odporem v rozsahu 9,5 ... 10,5 KΩ spadnout pod paži. Pokud je takový rezistor připojen ke zdroji napětí, například 10 V, pak při měření proudů můžete namísto očekávaného 1 mA získat hodnoty v rozsahu 1,053 ... 0,952 mA. Ještě větší rozptyl bude dosažen při použití rezistorů s tolerancí 10 nebo 20 procent.

A absolutně úžasné výsledky lze získat, pokud jsou tyto experimenty prováděny na baterii. Obvod je přesně stejný jako na obrázcích 3 a 4. Je tak jednoduché, že se můžete zcela vyhnout pájení a deskám s plošnými spoji, dělat vše jednoduše kroucením nebo je jednoduše držet ve svých rukou.

Odhadujme, co by mělo dopadnout, co by mělo zařízení ukázat. Je známo, že napětí baterie je 1,5 V, odpor 10Ω. Potom podle Ohmova zákona I = U / R = 1,5/10 = 0,15A nebo 150 mA.

Ve skutečných měřeních místo očekávaných 150 mA zařízení vykazovalo 98,3 mA. I když předpokládáme, že rezistor je zachycen s 20% tolerancí, I = U / R = 1,5 / 12 = 0,125A nebo 125 mA.

To nebude stačit! Kam to všechno šlo? V našem případě se ukázalo, že „mrtvá“ baterie je na vině. Během provozu ztratila část náboje a její vnitřní odpor se zvýšil. Kromě odporu externího rezistoru vytvořil interní odpor „proveditelný příspěvek“ ke zkreslení výsledku měření. Právě tyto okolnosti vedly k tomu, že údaje o zařízení byly, mírně řečeno, velmi daleko od očekávaných.

Proto při měření v elektronických obvodech musí být člověk velmi opatrný, přesnost nebude zbytečná. Kvality, které jsou přímo v rozporu s těmi, které byly právě zmíněny, vedou ke katastrofálním výsledkům. Měřicí přístroje mohou být spáleny, zařízení se vyvíjejí nebo opravují a v některých případech dokonce mohou dojít k úrazu elektrickým proudem. Abychom předešli zklamání z takových případů, můžeme opět doporučit stažení bezpečnostní opatření.

Boris Aladyshkin