Mesure de courant

Mesure de courant DC

En technologie électronique, il est souvent nécessaire de mesurer des courants continus. Apparemment, pour cette raison, de nombreux multimètres, pour la plupart bon marché, ne peuvent mesurer que le courant continu. La plage de mesure du courant alternatif est dans certains modèles de multimètres, qui sont plus chers, mais ces indications ne peuvent être fiables que si le courant a une forme sinusoïdale et que la fréquence ne dépasse pas 50 Hz.

Exigences d'ampèremètre

Tout appareil de mesure est considéré comme bon s'il n'introduit pas de distorsions dans la quantité mesurée, ou plutôt, en introduit, mais le moins possible. Pour un voltmètre, il s'agit d'une impédance d'entrée élevée, car il est connecté en parallèle avec une section du circuit. Il convient de rappeler ici qu'avec une connexion parallèle, la résistance totale de la section diminue.

L'ampèremètre est inclus dans la coupure du circuitpar conséquent, pour lui, une qualité positive n'est, contrairement à un voltmètre, qu'une faible résistance interne. De plus, plus c'est petit, mieux c'est, surtout lors de la mesure de faibles courants, si inhérents aux circuits électroniques. Le processus de mesure actuel est illustré à la figure 1.

Le schéma montre un circuit électrique simple composé d'une batterie galvanique et de deux résistances, adapté uniquement à la réalisation d'expériences sur la mesure des courants. Tout d'abord, vous devez faire attention à la polarité de l'appareil, elle doit coïncider avec la direction du courant, ce qui est indiqué par des flèches.

La figure montre un dispositif de pointeur qui ne s'affichera pas dans la direction opposée. Pour un multimètre numérique, la direction du courant n'a pas d'importance. S'il est mal connecté, il affichera simplement un signe moins, et le conflit sera réglé à ce sujet. Les mathématiciens diraient que le module d'un nombre est mesuré, il semble que ce soit le nom du nombre non signé.

Figure 1Processus de mesure actuel

Ce que l'ampèremètre montrera

Pour un circuit aussi simple, il n'est pas difficile de calculer le courant, ce sera 0,018A ou 18mA. Dans le même temps, la figure montre qu'un milliampèremètre dans le même circuit est connecté à trois points différents. Selon les lois de la physique, ses lectures seront exactement les mêmes, car combien d'électrons "sortent" du plus de la batterie, le même nombre revient, mais après un "moins". Et le chemin pour tous ces électrons est le même: ce sont des fils de connexion, des résistances et, s'ils sont connectés, des milliampèremètres.

La figure 2 montre un schéma d'un récepteur à deux transistors du livre de M.M. Rumyantsev "50 circuits de récepteurs à transistors" (1966).

Figure 2Circuit récepteur à double transistor

À cette époque, les circuits dans les livres étaient accompagnés de descriptions détaillées et de méthodes d'ajustement. Il était souvent recommandé de mesurer les courants dans des sections spécifiques du circuit, généralement les courants de collecteur des transistors. Les emplacements pour mesurer les courants étaient indiqués sur le diagramme avec une croix. À ce stade, bien sûr, un milliampèremètre a été connecté à l'entrefer du conducteur, et en sélectionnant la valeur de la résistance marquée d'un astérisque, le courant indiqué immédiatement sur le diagramme a été sélectionné.

Pièges dans la mesure des courants

Les figures 3 et 4 montrent le circuit le plus simple, une batterie, une résistance et un multimètre. Selon la loi d'Ohm, il est facile de calculer que le courant dans ce circuit sera

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

Si vous regardez attentivement les deux figures, il s'avère que les lectures des appareils sont différentes, bien que rien n'ait changé dans les schémas eux-mêmes, si on peut les appeler ainsi. Dans la figure 3, les lectures sont entièrement cohérentes avec le calcul d'Ohm.

Figure 3. Mesures courant dans le simulateur de programme Multisim

Mais dans la figure 4, ils sont devenus légèrement inférieurs, à savoir 148,515 mA. La question est, pourquoi? Après tout, rien n'a changé sur le circuit, la source est la même et la résistance n'est pas devenue plus ou moins.

Figure 4. Mesures courant dans le simulateur de programme Multisim

Le fait est que toutes les propriétés du multimètre peuvent être modifiées, ce qui se fait en cliquant sur le bouton "Options".Dans ce cas, la résistance d'entrée de l'ampèremètre a été modifiée: sur la figure 3, elle était de 1 n & # 8486; et sur la figure 4, elle a été augmentée à 100 mΩ, ou seulement 0,1 Ω. Cet exemple est fourni pour montrer comment les propriétés d'un instrument de mesure affectent le résultat. Dans ce cas, un ampèremètre.

Essayons d'augmenter le courant 10 fois dans ce circuit. Pour ce faire, il suffit de réduire également la valeur de la résistance de 10 fois, puis il est facile de calculer que l'ampèremètre affichera un ampère et demi. Si l'impédance d'entrée est prise à 1 nΩ, comme sur la figure 3, le résultat sera 1,5 A, ce qui est parfaitement cohérent avec le calcul d'Ohm.

Si vous utilisez le bouton «Paramètres» mentionné pour faire la résistance de l'ampèremètre 0,1Ω, alors sur l'échelle de l'appareil, vous pouvez voir 1 364A. Bien sûr, 0,1Ω est un peu trop grand pour un vrai ampèremètre, et 1nΩ ne se produit probablement que dans le programme - le simulateur peut toujours voir comment la résistance interne de l'appareil affecte le résultat de la mesure. En général, en faisant de telles mesures, il faut immédiatement comprendre «dans l'esprit» au moins l'ordre du résultat. Mais vous devriez commencer par une plage évidemment plus grande sur l'appareil.

C'est le cas lors de la mesure de courants dans un programme de simulation, où tout est délibérément réglé pour obtenir de meilleurs résultats. Toutes les pièces avec des tolérances minimales, les impédances d'entrée des appareils sont également idéales, la température ambiante est de 25 degrés. Mais, comme on vient de le montrer, les paramètres des appareils, des pièces et même la température peuvent être réglés à la demande de l'utilisateur.

Mesures avec cet instrument

Dans la vraie vie, tout n'est pas si fluide. Résistances larges peuvent avoir des tolérances de ± 5, 10 et 20% en règle générale. Bien sûr, il existe des résistances avec des tolérances d'un dixième de pour cent, mais elles ne sont utilisées que là où cela est vraiment nécessaire, et pas du tout dans un équipement largement utilisé à proximité de chaque transistor et à proximité de chaque microcircuit.

On suppose que des expériences sur la mesure des courants sont menées avec des résistances avec une tolérance de 5%. Ensuite, à la valeur nominale (ce qui est écrit sur le boîtier de la résistance), par exemple, 10KΩ, une résistance avec une résistance dans la plage de 9,5 ... 10,5KΩ peut tomber sous le bras. Si une telle résistance est connectée à une source de tension, par exemple 10V, alors lors de la mesure des courants, vous pouvez obtenir des valeurs dans la plage de 1,053 ... 0,952mA, au lieu du 1mA attendu. Un écart encore plus grand sera obtenu lors de l'utilisation de résistances avec une tolérance de 10 ou 20%.

Et des résultats absolument incroyables peuvent être obtenus si ces expériences sont menées sur batterie. Le circuit est exactement le même que sur les figures 3 et 4. Il est si simple que vous pouvez vous passer complètement de soudures et de circuits imprimés, tout faire simplement avec des torsions ou simplement le tenir dans vos mains.

Estimons ce qui devrait se produire, ce que l'appareil devrait montrer. On sait que la tension de la batterie est de 1,5 V, résistance 10Ω. Ensuite, selon la loi d'Ohm, I = U / R = 1,5 / 10 = 0,15A ou 150mA.

Dans les mesures réelles, au lieu des 150 mA attendus, l'appareil a montré 98,3 mA. Même si nous supposons que la résistance est prise avec une tolérance de 20%, I = U / R = 1,5 / 12 = 0,125 A ou 125 mA.

Ce ne sera pas suffisant! Où tout cela est-il allé? Dans notre cas, la batterie «morte» s'est révélée responsable. Pendant le fonctionnement, il a perdu une partie de la charge et sa résistance interne a augmenté. Ajoutant à la résistance de la résistance externe, la résistance interne a fait sa "contribution" à la distorsion du résultat de la mesure. Ce sont ces circonstances qui ont conduit au fait que les lectures de l'appareil étaient, pour le moins, très éloignées de celles attendues.

Par conséquent, lors de la prise de mesures dans des circuits électroniques, il faut être extrêmement prudent, la précision ne sera pas non plus superflue. Des qualités qui sont directement opposées à celles qui viennent d'être mentionnées conduisent à des résultats désastreux. Les instruments de mesure peuvent également être brûlés, des appareils en cours de développement ou de réparation, et dans certains cas, même des blessures électriques. Pour éviter la déception de tels cas, nous pouvons à nouveau recommander de rappeler précautions de sécurité.

Boris Aladyshkin