Текущо измерване

Измерване на постоянен ток

В електронните технологии често е необходимо да се измерват постоянните токове. Очевидно поради тази причина много мултиметри, предимно евтини, могат да измерват само постоянен ток. Диапазонът на измерване на променлив ток е в някои модели мултиметри, които са по-скъпи, но на тези индикации може да се вярва само ако токът има синусоидална форма и честотата не надвишава 50 Hz.

Изисквания за амперметър

Всяко измервателно устройство се счита за добро, ако не въвежда изкривявания в измереното количество или по-скоро въвежда, но възможно най-малко. За волтметър това е висок входен импеданс, тъй като е свързан успоредно с част от веригата. Тук е подходящо да припомним, че при паралелна връзка общото съпротивление на секцията намалява.

Амперметърът е включен в разкъсването на веригата, затова за него положителното качество, за разлика от волтметър, се счита за само ниско вътрешно съпротивление. Освен това, колкото по-малко, толкова по-добре, особено при измерване на ниски токове, толкова присъщи на електронните вериги. Текущият процес на измерване е показан на фигура 1.

Диаграмата показва проста електрическа верига, състояща се от галванична батерия и два резистора, подходящи само за провеждане на експерименти върху измерване на токове. На първо място, трябва да обърнете внимание на полярността на устройството, то трябва да съвпада с посоката на тока, която е обозначена със стрелки.

Фигурата показва указателно устройство, което няма да се показва в обратна посока. За цифров мултицет посоката на тока няма значение. Ако е свързано неправилно, той просто ще показва знак минус и конфликтът ще бъде уреден по този въпрос. Математиците биха казали, че се измерва модулът на число, изглежда, че това е името на неподписаното число.

Фигура 1Текущ процес на измерване

Какво ще покаже амперметърът

За такава проста верига не е трудно да се изчисли токът, той ще бъде 0,018A или 18mA. В същото време фигурата показва, че милиамметър в една и съща верига е свързан в три различни точки. Според законите на физиката неговите показания ще бъдат абсолютно същите, защото колко електрона „изтичат“ от плюс на батерията, същото число се връща обратно, но след „минус“. И пътят за всички тези електрони е един и същ: това са свързващи проводници, резистори и ако са свързани, то милиамметри.

Фигура 2 показва схема на двутранзисторен приемник от книгата на М.М. Румянцев „50 вериги транзисторни приемници“ (1966).

Фигура 2Двойна транзисторна схема на приемник

В онези дни схемите в книгите бяха придружени от подробни описания и методи за тяхното коригиране. Често се препоръчваше да се измерват токове в конкретни секции на веригата, обикновено колекторните токове на транзисторите. Местата за измерване на токове бяха показани на диаграмата с кръст. В този момент, разбира се, към пролуката на проводника беше свързан милиамметър и чрез избиране на стойността на резистора, маркиран със звездичка, беше избран токът, посочен веднага на диаграмата.

Капки в измерването на токове

Фигури 3 и 4 показват най-простата верига, батерия, резистор и мултицет. Според закона на Ом е лесно да се изчисли, че токът в тази верига ще бъде

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

Ако погледнете внимателно и двете цифри, се оказва, че показанията на устройствата са различни, въпреки че нищо не се е променило в самите схеми, ако те могат да бъдат наречени така. На фигура 3 показанията са напълно съгласувани с изчислението на Ом.

Фигура 3. Измервания ток в симулатора на програмата Multisim

Но на Фигура 4 те станаха малко по-ниски, а именно 148.515mA. Въпросът е защо? В края на краищата нищо не се е променило по веригата, източникът е същият и резисторът не е станал повече или по-малко.

Фигура 4. Измервания ток в симулатора на програмата Multisim

Факт е, че всякакви свойства на мултицета могат да се променят, което става с натискане на бутона "Опции".В този случай входното съпротивление на амперметъра е променено: на фигура 3 то е 1n & 8486; а на фигура 4 е увеличено до 100mΩ или само 0.1Ω. Този пример е даден, за да демонстрира как свойствата на измервателен уред влияят на резултата. В този случай амперметър.

Нека се опитаме да увеличим тока 10 пъти в тази схема. За да направите това, достатъчно е да намалите стойността на резистора също с 10 пъти, тогава е лесно да се изчисли, че амперметърът ще покаже един и половина ампера. Ако входният импеданс се приеме за 1nΩ, както е на фигура 3, тогава резултатът ще бъде 1,5A, което е напълно съвместимо с изчислението на Ohm.

Ако използвате гореспоменатия бутон „Параметри“, за да направите съпротивлението на амперметъра 0,1Ω, тогава в скалата на устройството можете да видите 1,364A. Разбира се, 0,1Ω е малко прекалено голям за истински амперметър, а 1nΩ вероятно се случва само в програмата - симулаторът все още може да види как вътрешното съпротивление на устройството влияе на резултата от измерването. Като цяло, правейки такива измервания, човек трябва незабавно да разбере „в ума“ поне реда на резултата. Но трябва да започнете с очевидно по-голям обхват на устройството.

Такъв е случаят при измерване на токове в симулаторна програма, където всичко е умишлено настроено за постигане на по-добри резултати. Всички части с минимални допуски, входни съпротивления на устройствата също са идеални, температурата на околната среда е 25 градуса. Но както беше показано току що, параметрите на устройствата, частите и дори температурата могат да бъдат зададени по желание на потребителя.

Измервания с този инструмент

В реалния живот всичко не е толкова гладко. Широки резистори може да има допуски по правило ± 5, 10 и 20 процента. Разбира се, има резистори с допустими отклонения от десета от процента, но те се използват само там, където това наистина е необходимо, и изобщо не в оборудване с широко приложение близо до всеки транзистор и близо до всяка микросхема.

Предполага се, че експериментите върху измерващите токове се провеждат с резистори с 5% толеранс. След това, при номиналната стойност (това, което е написано на кутията на резистора), например 10KΩ, резистор със съпротивление в диапазона от 9,5 ... 10,5KΩ може да падне под мишницата. Ако такъв резистор е свързан към източник на напрежение, например 10V, тогава при измерване на токове можете да получите стойности в диапазона 1.053 ... 0.952mA, вместо очакваното 1mA. Още по-голямо разпространение ще се получи при използване на резистори с допуск 10 или 20 процента.

И може да се получат абсолютно невероятни резултати, ако тези експерименти се провеждат на батерията. Веригата е абсолютно същата като на фигури 3 и 4. Тя е толкова проста, че можете напълно да се откажете от спояващи и печатни платки, да направите всичко просто с обрати или просто да го държите в ръцете си.

Нека да преценим какво трябва да се окаже, какво трябва да показва устройството. Известно е, че напрежението на акумулатора е 1,5 V, съпротивление 10Ω, Тогава, според закона на Ом, I = U / R = 1,5 / 10 = 0,15A или 150mA.

В реалните измервания, вместо очакваните 150mA, устройството показа 98,3mA. Дори ако приемем, че резисторът е хванат с 20-процентов толеранс, I = U / R = 1,5 / 12 = 0,125A или 125mA.

Няма да е достатъчно! Къде отиде всичко? В нашия случай „мъртвата“ батерия се оказа виновна. По време на работа тя загуби част от заряда и вътрешната й съпротива се увеличи. Като добавим и съпротивлението на външния резистор, вътрешното съпротивление даде своя „принос“ за изкривяването на резултата от измерването. Именно тези обстоятелства доведоха до факта, че показанията на устройството бяха, меко казано, много далеч от очакваните.

Ето защо, когато правите измервания в електронни схеми, човек трябва да бъде изключително внимателен, точността също няма да бъде излишна. Качествата, които са пряко противоположни на споменатите, водят до катастрофални резултати. Измервателните уреди могат да бъдат изгорени, устройствата, които също се разработват или ремонтират, а в някои случаи дори да получат токов удар. За да избегнем разочарование от подобни случаи, можем отново да препоръчаме да си припомним предпазни мерки за безопасност.

Борис Аладишкин