Strāvas mērīšana

Līdzstrāvas mērīšana

Elektroniskajā tehnoloģijā bieži ir jāmēra tiešās strāvas. Acīmredzot šī iemesla dēļ daudzi multimetri, galvenokārt lēti, var izmērīt tikai līdzstrāvu. Dažos multimetru modeļos maiņstrāvas mērīšanas diapazons ir dārgāks, taču šīm indikācijām var uzticēties tikai tad, ja strāvai ir sinusoidāla forma un frekvence nepārsniedz 50 Hz.

Prasības ampērmetram

Jebkura mērīšanas ierīce tiek uzskatīta par labu, ja tā nerada kropļojumus izmērītajā daudzumā vai drīzāk ievieš, bet pēc iespējas mazāk. Voltmetram tas ir augsts ieejas pretestība, jo tas ir savienots paralēli ķēdes sadaļai. Šeit der atgādināt, ka ar paralēlu savienojumu sekcijas kopējā pretestība samazinās.

Ampermetrs ir iekļauts ķēdes pārtraukumā, tāpēc viņam pozitīva kvalitāte, atšķirībā no voltmetra, tiek uzskatīta tikai par nelielu iekšējo pretestību. Turklāt, jo mazāks, jo labāk, jo īpaši, mērot zemas strāvas, kas raksturīgas elektroniskajām shēmām. Pašreizējais mērīšanas process ir parādīts 1. attēlā.

Diagrammā parādīta vienkārša elektriskā ķēde, kas sastāv no galvaniskās baterijas un diviem rezistoriem, kas piemērota tikai eksperimentu veikšanai ar strāvas mērīšanu. Pirmkārt, jums jāpievērš uzmanība ierīces polaritātei, tai jāsakrīt ar strāvas virzienu, ko norāda bultiņas.

Attēlā parādīta rādītāja ierīce, kas nerādās pretējā virzienā. Digitālam multimetram strāvas virzienam nav nozīmes. Ja tas ir nepareizi savienots, tas vienkārši parāda mīnusa zīmi, un konflikts tiks atrisināts šajā jautājumā. Matemātiķi teiktu, ka mēra skaitļa moduli, šķiet, ka tas ir neparakstīta skaitļa nosaukums.

1. attēlsStrāvas mērīšanas process

Ko rādīs ampermetrs

Šādai vienkāršai shēmai nav grūti aprēķināt strāvu, tā būs 0,018A vai 18mA. Tajā pašā laikā attēlā redzams, ka miliammetrs tajā pašā ķēdē ir savienots trīs dažādos punktos. Saskaņā ar fizikas likumiem viņa rādījumi būs tieši tādi paši, jo, cik elektronu "izplūst" no akumulatora plusa, tas pats skaitlis atgriežas atpakaļ, bet pēc mīnusa. Un visu šo elektronu ceļš ir vienāds: tie ir savienojošie vadi, rezistori un, ja tie ir savienoti, tad miliammetri.

2. attēlā parādīta divu tranzistoru uztvērēja shēma no M.M. Rumjancevs "50 tranzistoru uztvērēju shēmas" (1966).

2. attēlsDivkāršā tranzistora uztvērēja shēma

Tajos laikos grāmatām bija pievienoti detalizēti apraksti un to pielāgošanas metodes. Bieži tika ieteikts izmērīt strāvas noteiktās shēmas sadaļās, parasti tranzistoru kolektoru straumēs. Strāvas mērīšanas vietas diagrammā tika parādītas ar krustiņu. Šajā brīdī, protams, pie diriģenta spraugas tika pievienots miliammetrs, un, izvēloties rezistora vērtību, kas apzīmēta ar zvaigznīti, tika izvēlēta strāva, kas uzreiz norādīta diagrammā.

Nekļūdīga strāvu mērīšana

3. un 4. attēlā parādīta vienkāršākā shēma, akumulators, rezistors un multimetrs. Saskaņā ar Ohmas likumu ir viegli aprēķināt, ka strāva šajā ķēdē būs

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

Ja ielūkojaties abos skaitļos, izrādās, ka rādījumi ir atšķirīgi, kaut arī pašās shēmās nekas nav mainījies, ja tos var tā saukt. 3. attēlā rādījumi pilnībā atbilst Ohma aprēķiniem.

3. attēls. Mērījumi pašreizējais programmas simulatorā Multisim

Bet 4. attēlā tie kļuva nedaudz zemāki, proti, 148,515mA. Jautājums ir, kāpēc? Galu galā shēmā nekas nav mainījies, avots ir vienāds, un rezistors nav kļuvis vairāk vai mazāk.

4. attēls. Mērījumi pašreizējais programmas simulatorā Multisim

Fakts ir tāds, ka jebkuras multimetra īpašības var mainīt, un tas tiek izdarīts, noklikšķinot uz pogas "Opcijas".Šajā gadījumā tika mainīta ampērmetra ieejas pretestība: 3. attēlā tas bija 1n & # 8486; un 4. attēlā tas tika palielināts līdz 100mΩ jeb tikai 0,1Ω. Šis piemērs ir paredzēts, lai parādītu, kā mērinstrumenta īpašības ietekmē rezultātu. Šajā gadījumā ampērmetrs.

Mēģināsim palielināt pašreizējo 10 reizes šajā ķēdē. Lai to izdarītu, pietiek ar to, lai arī 10 reizes samazinātu rezistora vērtību, tad ir viegli aprēķināt, ka ampermetrs rādīs pusotru ampēru. Ja pieņem, ka ieejas pretestība ir 1nΩ, kā parādīts 3. attēlā, rezultāts būs 1.5A, kas pilnībā atbilst Ohma aprēķiniem.

Ja izmantojat iepriekš minēto pogu “Parametri”, lai ampērmetra pretestību palielinātu par 0,1Ω, tad ierīces skalā jūs varat redzēt 1,364A. Protams, 0,1Ω ir nedaudz par lielu patiesam ampērmetram, un 1nΩ, iespējams, notiek tikai programmā - simulators joprojām var redzēt, kā ierīces iekšējā pretestība ietekmē mērījumu rezultātu. Parasti, veicot šādus mērījumus, uzreiz ir jāizdomā vismaz prāta secība. Bet jums jāsāk ar acīmredzami lielāku ierīces diapazonu.

Tas notiek, mērot straumes simulatora programmā, kur viss ir apzināti iestatīts, lai sasniegtu labākus rezultātus. Ideālas ir arī visas detaļas ar minimālām pielaidēm, ierīču ieejas pretestībām, apkārtējās vides temperatūra ir 25 grādi. Bet, kā tikko tika parādīts, ierīču parametrus, detaļas un pat temperatūru var iestatīt pēc lietotāja pieprasījuma.

Mērījumi ar šo instrumentu

Reālajā dzīvē viss nav tik gludi. Plati rezistori parasti var būt pielaides ± 5, 10 un 20 procenti. Protams, ir rezistori ar pielaidi desmitdaļas procentos, taču tie tiek izmantoti tikai tur, kur tas patiešām ir nepieciešams, un nepavisam ne plaši izmantojamās iekārtās pie katra tranzistora un pie katras mikroshēmas.

Tiek pieņemts, ka strāvas mērīšanas eksperimenti tiek veikti ar rezistoriem ar 5% pielaidi. Tad pie nominālās vērtības (tas, kas rakstīts uz rezistora korpusa), piemēram, 10KΩ, zem rokas var nokrist rezistors ar pretestību diapazonā no 9,5 līdz 10,5KΩ. Ja šāds rezistors ir savienots ar sprieguma avotu, piemēram, 10 V, tad, mērot strāvas, gaidāmā 1 mA vietā varat iegūt vērtības diapazonā no 1,053 līdz 0,952 mA. Vēl lielāku izkliedi iegūs, izmantojot rezistorus ar pielaidi 10 vai 20 procentus.

Un absolūti pārsteidzošus rezultātus var iegūt, ja šie eksperimenti tiek veikti ar akumulatora enerģiju. Ķēde ir tieši tāda pati kā 3. un 4. attēlā. Tā ir tik vienkārša, ka jūs varat pilnīgi iztikt bez lodēšanas un iespiedshēmas plates, darīt visu vienkārši ar līkločiem vai vienkārši turēt to rokās.

Novērtēsim, kam vajadzētu izrādīties, kas ierīcei būtu jāparāda. Ir zināms, ka akumulatora spriegums ir 1,5 V, pretestība 10Ω. Tad saskaņā ar Ohmas likumu I = U / R = 1,5 / 10 = 0,15A vai 150mA.

Faktiskajos mērījumos paredzētā 150 mA vietā ierīce parādīja 98,3 mA. Pat ja mēs pieņemam, ka rezistors tiek uztverts ar 20 procentu pielaidi, I = U / R = 1,5 / 12 = 0,125A vai 125mA.

Ar to nepietiks! Kur tas viss gāja? Mūsu gadījumā vainīgais izrādījās “miris”. Operācijas laikā viņa zaudēja daļu no lādiņa, un viņas iekšējā pretestība palielinājās. Papildinot ārējā rezistora pretestību, iekšējā pretestība deva savu "iespējamo ieguldījumu" mērījumu rezultāta sagrozīšanā. Tieši šie apstākļi noveda pie tā, ka ierīces rādījumi, maigi izsakoties, bija ļoti tālu no gaidītajiem.

Tāpēc, veicot mērījumus elektroniskajās shēmās, jābūt ārkārtīgi uzmanīgam, precizitāte arī nebūs lieka. Īpašības, kas ir tieši pretējas tikko pieminētajām, noved pie postošiem rezultātiem. Mērinstrumentus var sadedzināt, ierīces arī tiek izstrādātas vai remontētas, un dažos gadījumos tās var pat saņemt elektriskās strāvas triecienu. Lai izvairītos no vilšanās šādos gadījumos, mēs vēlreiz varam ieteikt atgādināt drošības pasākumi.

Boriss Aladyshkin