Mesure de tension

Dans la pratique de la radio amateur, c'est le type de mesure le plus courant. Par exemple, lors de la réparation d'un téléviseur, les tensions sont mesurées aux points caractéristiques de l'appareil, à savoir aux bornes des transistors et des microcircuits. Si vous avez sous la main un schéma de circuit, et qu'il montre les modes des transistors et des microcircuits, alors il ne sera pas difficile pour un maître expérimenté de trouver un dysfonctionnement.

Lors de la construction de structures auto-assemblées, la mesure des contraintes ne peut être supprimée. Les seules exceptions sont les schémas classiques, sur lesquels ils écrivent quelque chose comme ceci: "Si la conception est assemblée à partir de pièces réparables, aucun ajustement n'est nécessaire, cela fonctionnera immédiatement."

En règle générale, ce sont des circuits électroniques classiques, par exemple, multivibrateur. La même approche peut être obtenue même pour un amplificateur de fréquence audio, s'il est assemblé sur une puce spécialisée. Comme un bon exemple, le TDA 7294 et bien d'autres puces de cette série. Mais la qualité des amplificateurs "intégrés" est faible, et les vrais connaisseurs construisent leurs amplificateurs sur des transistors discrets, et parfois sur des tubes électroniques. Et ici, c'est juste que vous ne pouvez pas vous passer de l'ajustement et des mesures de contrainte associées.

Comment et quoi mesurer

Montré dans la figure 1.

Figure 1

Peut-être que quelqu'un dira, disent-ils, que peut-on mesurer ici? Et quel est l'intérêt de mettre en place une telle chaîne? Oui, il est probablement difficile de trouver une application pratique à un tel système. Et à des fins éducatives, il convient parfaitement.

Tout d'abord, vous devez faire attention à la façon dont le voltmètre est connecté. Le circuit DC étant représenté sur la figure, le voltmètre est connecté en respectant la polarité indiquée sur l'appareil sous forme de signes plus et moins. Fondamentalement, cette remarque est vraie pour le dispositif pointeur: si la polarité n'est pas observée, la flèche déviera dans le sens opposé, dans le sens de la division zéro de l'échelle. Nous obtenons donc une sorte de zéro négatif.

Les appareils numériques, les multimètres, à cet égard sont plus démocratiques. Même si sondes de test connecté en polarité inversée, la tension sera toujours mesurée, seul un signe moins apparaîtra sur l'échelle avant le résultat.

Une autre chose à noter lors de la mesure des tensions est la plage de mesure de l'appareil. Si la tension estimée est dans la plage, par exemple, 10 ... 200 millivolts, alors l'échelle de l'appareil correspond à 200 millivolts, et la mesure de la tension sur une échelle de 1000 volts ne donnera probablement pas un résultat intelligible.

Vous devez également choisir une plage de mesure dans d'autres cas. Pour une tension mesurée de 100 volts, une plage de 200V et même de 1000V est tout à fait appropriée. Le résultat sera le même. En ce qui concerne multimètre moderne.

Si les mesures sont effectuées par le bon vieux pointeur, pour mesurer la tension de 100 V, vous devez sélectionner la plage de mesure lorsque les lectures sont au milieu de l'échelle, ce qui permet une lecture plus précise.

Et une autre recommandation classique sur l'utilisation d'un voltmètre, à savoir: si l'amplitude de la tension mesurée est inconnue, alors les mesures doivent être démarrées en réglant le voltmètre sur la plus grande plage. Après tout, si la tension mesurée est de 1 V et que la plage est de 1000 V, le plus grand danger réside dans les lectures incorrectes de l'appareil. S'il s'avère l'inverse, la plage de mesure est de 1 V et la tension mesurée est de 1 000, l'achat d'un nouvel appareil ne peut tout simplement pas être évité.

Qu'est-ce qu'un voltmètre montrera

Mais, peut-être, nous reviendrons à la figure 1, et essayer de déterminer quoi, les deux voltmètres montreront. Pour le déterminer, vous devez profiter de la loi d'Ohm. Le problème peut être résolu en quelques étapes.

Tout d'abord, calculez le courant dans le circuit. Pour ce faire, il est nécessaire de diviser la tension de la source (sur la figure il s'agit d'une batterie galvanique d'une tension de 1,5 V) par la résistance du circuit.Avec une connexion en série de résistances, ce sera simplement la somme de leurs résistances. Sous la forme d'une formule, cela ressemble à ceci: I = U / (R1 + R2) = 4,5 / (100 + 150) = 0,018 (A) = 180 (mA).

Une petite note: si l'expression 4,5 / (100 + 150) est copiée dans le presse-papiers, puis collée dans la fenêtre de la calculatrice Windows, puis après avoir appuyé sur la touche "égale", le résultat des calculs sera obtenu. En pratique, des expressions encore plus complexes contenant des accolades carrées et bouclées, des degrés et des fonctions sont calculées.

Deuxièmement, obtenez les résultats de mesure, comme la chute de tension aux bornes de chaque résistance:

U1 = I * R1 = 0,018 * 100 = 1,8 (V),

U2 = I * R2 = 0,018 * 150 = 2,7 (V),

Pour vérifier l'exactitude des calculs, il suffit d'ajouter les deux valeurs résultantes de la chute de tension. La somme doit être égale à la tension de la batterie.

Peut-être que quelqu'un peut demander: «Et si le diviseur n'est pas de deux résistances, mais de trois ou même de dix? Comment déterminer la chute de tension sur chacun d'eux? " De la même manière que dans le cas décrit. Vous devez d'abord déterminer la résistance totale du circuit et calculer le courant total.

Après quoi ce courant déjà connu est simplement multiplié par résistance de la résistance correspondante. Parfois, vous devez faire de tels calculs, mais il y a aussi une chose. Afin de ne pas douter des résultats obtenus, le courant dans les formules doit être substitué en Ampères, et la résistance en Ohms. Ensuite, sans aucun doute, le résultat sera en Volts.

Impédance d'entrée du voltmètre

Maintenant, tout le monde est habitué à utiliser des appareils fabriqués en Chine. Mais cela ne signifie pas que leur qualité est inutile. C'est juste qu'en Russie, personne n'a pensé à produire ses propres multimètres, et les testeurs de flèche ont apparemment oublié comment le faire. Juste une honte pour l'Etat.

Fig. 2. MultimètreDt838

Il était une fois, les instructions des instruments indiquaient leurs caractéristiques techniques. En particulier, pour les voltmètres et les testeurs de commutation, il s'agissait de la résistance d'entrée, et elle était indiquée en kilo-ohms / volts. Il y avait des appareils avec une résistance de 10 K / V et 20 K / V. Ces derniers ont été considérés comme plus précis, car la tension mesurée a été moins réduite et a donné un résultat plus précis. Ce qui précède peut être confirmé par la figure 3.

Figure 3

La figure montre diviseur de tension de deux résistances. La résistance de chaque résistance est de 1KΩ, la tension d'alimentation est de 3V. Il est facile de deviner, même s'il n'est pas nécessaire de considérer quoi que ce soit, que sur chaque résistance, il y aura exactement la moitié de la tension.

Imaginez maintenant que les mesures sont effectuées par le dispositif TL4, qui en mode de mesure de tension a une impédance d'entrée de 10KΩ / V. À la tension indiquée dans le diagramme, la limite de mesure de 3 V est tout à fait appropriée, à laquelle la résistance totale du voltmètre sera de 10 * 3 = 30 (KOhm).

Ainsi, il s'avère qu'un autre 30KΩ est connecté en parallèle avec la résistance avec une résistance de 1KΩ. Ensuite, la résistance totale lors d'une connexion en parallèle sera de 999,999 Ohm. Bien qu'un peu plus petit, mais pas beaucoup. Par conséquent, l'erreur du résultat de la mesure de tension sera négligeable.

Si les deux résistances du diviseur ont une valeur nominale de 1 mégohm, les résultats du calcul ressembleront à ceci:

La résistance totale d'un voltmètre et d'une résistance R1 connectés en parallèle sera inférieure à moins et, par calcul, elle sera de 29,126 KΩ. Celui qui ne croit pas peut, pour la pratique, recalculer selon des formules de connexion parallèle de résistances.

Courant total dans le circuit diviseur: I = U / (R1 + R2) = 3 / (1000 + 29,126) = 0,0029150949446423470012418304464176 (mA).

Les valeurs de résistance sont remplacées en kilo-ohms, donc le courant s'est avéré en milliampères. Ensuite, il s'avère que le voltmètre montrera

0,0029150949446423470012418304464176 * 29,126 ≈ 0,085 V.

Et la moitié était attendue, c'est-à-dire un vol et demi! Si le courant est en milliampères, la résistance est en kilo-ohms, alors le résultat est obtenu en volts. Bien qu'ils ne soient pas conformes au système SI, ils le font parfois.

Bien sûr, un tel diviseur est quelque peu irréaliste: pourquoi mettre seulement 3 résistances mégohms sur une tension de seulement 3V? Ou peut-être qu'un tel diviseur est utilisé quelque part, seule la tension doit être mesurée avec un appareil complètement différent.

Par exemple, l'un des multimètres chinois les moins chers DT838, sur toutes les plages de mesure de tension, a une résistance d'entrée de 1 mégohm, beaucoup plus élevée que l'appareil de l'exemple précédent. Mais cela ne signifie pas du tout que les flèches mètres ont survécu à leur âge. Dans certains cas, ils sont tout simplement irremplaçables.

Mesure de tension alternative

Toutes les méthodes et recommandations concernant la mesure de la tension constante sont également valables pour les variables: le voltmètre est connecté en parallèle avec la section du circuit, la résistance d'entrée du voltmètre doit être aussi grande que possible, la plage de mesure doit correspondre à la tension mesurée. Mais lors de la mesure de tensions alternatives, deux autres facteurs doivent être pris en compte, lesquels n'ont pas de tension constante. Il s'agit de la fréquence de la tension et de sa forme.

Les mesures peuvent être effectuées par deux types d'appareils: soit un multimètre numérique moderne, soit un testeur de pointeur "antédiluvien". Naturellement, les deux appareils de cette mesure sont inclus dans le mode de mesure des tensions alternatives. Les deux appareils sont conçus pour mesurer la tension d'une forme sinusoïdale, et montreront en même temps valeur efficace.

La tension efficace U est de 0,707 de la tension d'amplitude Um.

U = Um / √2 = 0,707 * Um, d'où l'on peut conclure que Um = U * √2 = 1,41 * U

Un exemple omniprésent est approprié ici. Lors de la mesure de la tension alternative, l'appareil a montré 220V, ce qui signifie que la valeur d'amplitude selon la formule est

Um = U * √2 = 1,41 * U = 220 * 1,41 = 310V.

Ce calcul est confirmé à chaque fois que la tension du réseau est redressée par un pont de diodes, après quoi il y a au moins un condensateur électrolytique: si vous mesurez la tension constante à la sortie du pont, l'appareil affichera seulement 310V. Ce chiffre doit être rappelé, il peut être utile dans le développement et la réparation d'alimentations à découpage.

La formule indiquée est valable pour toutes les contraintes si elles ont une forme sinusoïdale. Par exemple, après un transformateur abaisseur, il y a un changement de 12 V. Ensuite, après redressement et lissage du condensateur, on obtient

12 * 1,41 = 16,92 presque 17V. Mais c'est si la charge n'est pas connectée. Lorsque la charge est connectée, la tension CC chute à presque 12 V. Dans le cas où la forme de tension est différente de l'onde sinusoïdale, ces formules ne fonctionnent pas, les appareils ne montrent pas ce que l'on attendait d'eux. À ces tensions, les mesures sont effectuées par d'autres instruments, par exemple un oscilloscope.

Un autre facteur affectant les lectures du voltmètre est la fréquence. Par exemple, le multimètre numérique DT838, selon ses caractéristiques, mesure des tensions alternatives dans la gamme de fréquences 45 ... 450 Hz. Un peu mieux à cet égard est l'ancien testeur de pointeur TL4.

Dans la plage de tension jusqu'à 30 V, sa plage de fréquence est de 40 ... 15000 Hz (presque toute la plage sonore peut être utilisée lors du réglage des amplificateurs), mais avec une augmentation de la tension, la fréquence admissible diminue. Dans la gamme 100V, elle est de 40 ... 4000Hz, 300V 40 ... 2000Hz, et dans la gamme 1000V, elle n'est que de 40 ... 700Hz. Voici une victoire incontestable sur un appareil numérique. Ces chiffres ne sont également valables que pour les contraintes sinusoïdales.

Bien que parfois aucune donnée n'est requise sur la forme, la fréquence et l'amplitude des tensions alternatives. Par exemple, comment déterminer si l'oscillateur local d'un récepteur à ondes courtes fonctionne ou non? Pourquoi le récepteur n'attrape-t-il rien?

Il s'avère que tout est très simple, si vous utilisez un périphérique pointeur. Il est nécessaire de l'activer à n'importe quelle limite pour mesurer les tensions alternatives et avec une sonde (!) Touchez les bornes du transistor de l'oscillateur local. S'il y a des oscillations à haute fréquence, elles sont détectées par les diodes à l'intérieur de l'appareil, et la flèche déviera sur une partie de l'échelle.