การวัดแรงดันไฟฟ้า

ในการฝึกวิทยุสมัครเล่นนี่เป็นการวัดที่ใช้กันมากที่สุด ตัวอย่างเช่นเมื่อซ่อมโทรทัศน์แรงดันไฟฟ้าจะถูกวัดที่จุดคุณลักษณะของอุปกรณ์กล่าวคือที่ขั้วของทรานซิสเตอร์และไมโครเซอร์กิต หากคุณมีวงจรไดอะแกรมและแสดงโหมดของทรานซิสเตอร์และไมโครเซอร์กิตมันจะไม่ยากสำหรับผู้มีประสบการณ์ในการค้นหาความผิดปกติ

เมื่อสร้างโครงสร้างที่ประกอบเองจะไม่สามารถวัดค่าความเครียดได้ ข้อยกเว้นเพียงอย่างเดียวคือรูปแบบคลาสสิกซึ่งพวกเขาเขียนอะไรเช่นนี้: "ถ้าการออกแบบประกอบจากชิ้นส่วนที่ให้บริการได้แล้วไม่จำเป็นต้องทำการปรับแต่งใด ๆ

ตามกฎแล้วสิ่งเหล่านี้คือวงจรอิเล็กทรอนิกส์แบบคลาสสิกเช่น multivibrator. คุณสามารถรับวิธีการเดียวกันนี้ได้แม้จะเป็นเครื่องขยายเสียงความถี่เสียงถ้ามันถูกประกอบบนชิปพิเศษ เป็นตัวอย่างที่ดี TDA 7294 และชิปอื่น ๆ อีกมากมายในซีรีย์นี้ แต่คุณภาพของแอมพลิฟายเออร์ "รวม" นั้นมีขนาดเล็กและนักเลงที่แท้จริงสร้างแอมป์ของพวกเขาบนทรานซิสเตอร์ไม่ต่อเนื่อง และนี่เป็นเพียงสิ่งที่คุณไม่สามารถทำได้โดยไม่ต้องทำการปรับแต่งและการวัดความเครียดที่เกี่ยวข้อง

จะวัดอย่างไรและอย่างไร

แสดงในรูปที่ 1

รูปที่ 1

บางทีใครบางคนอาจพูดว่าพวกเขาสามารถวัดอะไรได้บ้าง? และอะไรคือจุดรวมโซ่เช่นนี้? ใช่มันอาจเป็นเรื่องยากที่จะหาแอปพลิเคชันที่ใช้งานได้จริงสำหรับโครงการดังกล่าว และเพื่อการศึกษามันค่อนข้างเหมาะสม

ก่อนอื่นคุณควรใส่ใจกับวิธีการเชื่อมต่อโวลต์มิเตอร์ เนื่องจากวงจร DC แสดงในรูปโวลต์มิเตอร์จะเชื่อมต่อตามขั้วที่ระบุบนอุปกรณ์ในรูปแบบของเครื่องหมายบวกและลบ โดยพื้นฐานแล้วคำพูดนี้เป็นจริงสำหรับอุปกรณ์ตัวชี้: ถ้าไม่สังเกตขั้วลูกศรจะเบี่ยงเบนไปในทิศทางตรงกันข้ามในทิศทางของการแบ่งศูนย์ของมาตราส่วน เราก็เลยได้ศูนย์ลบบางอย่าง

อุปกรณ์ดิจิตอลมัลติมิเตอร์ในเรื่องนี้มีความเป็นประชาธิปไตยมากขึ้น ถึงแม้ว่า โพรบทดสอบ เชื่อมต่อในขั้วย้อนกลับแรงดันไฟฟ้าจะยังคงถูกวัดเพียงเครื่องหมายลบจะปรากฏบนสเกลก่อนผล

สิ่งที่ควรทราบเมื่อวัดแรงดันไฟฟ้าคือช่วงการวัดของอุปกรณ์ หากแรงดันไฟฟ้าโดยประมาณอยู่ในช่วงเช่น 10 ... 200 มิลลิโวลต์ดังนั้นขนาดของอุปกรณ์จะเท่ากับ 200 มิลลิโวลต์และการวัดแรงดันไฟฟ้าในระดับ 1,000 โวลต์ไม่น่าจะให้ผลลัพธ์ที่เข้าใจได้

คุณควรเลือกช่วงการวัดในกรณีอื่นด้วย สำหรับแรงดันไฟฟ้าที่วัดได้ที่ 100 โวลต์ช่วงของ 200V และ 1000V นั้นค่อนข้างเหมาะสม ผลลัพธ์จะเหมือนกัน มันเกี่ยวกับ มัลติมิเตอร์ที่ทันสมัย.

หากการวัดทำโดยอุปกรณ์ตัวชี้แบบเก่าที่ดีการวัดแรงดันไฟฟ้า 100V คุณควรเลือกช่วงการวัดเมื่อการอ่านอยู่ในระดับกลางซึ่งช่วยให้การอ่านแม่นยำยิ่งขึ้น

และอีกหนึ่งข้อเสนอแนะที่คลาสสิกเกี่ยวกับการใช้โวลต์มิเตอร์คือ: หากไม่ทราบขนาดของแรงดันไฟฟ้าที่วัดได้การวัดควรเริ่มต้นโดยการตั้งค่าโวลต์มิเตอร์เป็นช่วงที่ใหญ่ที่สุด ท้ายที่สุดถ้าแรงดันไฟฟ้าที่วัดได้คือ 1V และช่วงคือ 1000V อันตรายที่ใหญ่ที่สุดคือการอ่านค่าอุปกรณ์ที่ไม่ถูกต้อง หากปรากฎวิธีอื่น ๆ ช่วงการวัดคือ 1V และแรงดันไฟฟ้าที่วัดได้คือ 1,000 การซื้ออุปกรณ์ใหม่ก็ไม่สามารถหลีกเลี่ยงได้

สิ่งที่โวลต์มิเตอร์จะแสดง

แต่บางทีเราจะกลับไปที่รูปที่ 1 และพยายามกำหนดว่าทั้งโวลต์มิเตอร์จะแสดง เพื่อตรวจสอบสิ่งนี้คุณต้อง ใช้ประโยชน์จากกฎของโอห์ม. ปัญหาสามารถแก้ไขได้ในไม่กี่ขั้นตอน

ขั้นแรกให้คำนวณกระแสในวงจร การทำเช่นนี้มีความจำเป็นต้องแบ่งแรงดันไฟฟ้าของแหล่งที่มา (ในรูปมันเป็นแบตเตอรี่กัลวานิคที่มีแรงดันไฟฟ้า 1.5 V) โดยความต้านทานของวงจรด้วยการเชื่อมต่อตัวต้านทานแบบอนุกรมนี่จะเป็นผลรวมของความต้านทาน ในรูปแบบของสูตรดูเหมือนว่า: I = U / (R1 + R2) = 4.5 / (100 + 150) = 0.018 (A) = 180 (mA)

หมายเหตุเล็ก ๆ : หากนิพจน์ 4,5 / (100 + 150) ถูกคัดลอกไปยังคลิปบอร์ดแล้ววางลงในหน้าต่างของเครื่องคิดเลข Windows จากนั้นหลังจากกดปุ่ม "เท่ากับ" ผลลัพธ์ของการคำนวณจะได้รับ ในทางปฏิบัติยิ่งคำนวณนิพจน์ที่ซับซ้อนยิ่งขึ้นซึ่งมีการคำนวณวงเล็บปีกกาสี่เหลี่ยมและหยิกองศาและฟังก์ชัน

ประการที่สองรับผลการวัดเช่นแรงดันตกคร่อมตัวต้านทานแต่ละตัว:

U1 = I * R1 = 0.018 * 100 = 1.8 (V)

U2 = I * R2 = 0.018 * 150 = 2.7 (V)

ในการตรวจสอบความถูกต้องของการคำนวณมันก็เพียงพอที่จะเพิ่มทั้งค่าผลลัพธ์ของแรงดันไฟฟ้าตก ยอดรวมต้องเท่ากับแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่

บางทีบางคนอาจถามว่า“ และถ้าตัวแบ่งไม่ได้มาจากตัวต้านทานสองตัว แต่จากสามหรือแม้กระทั่งจากสิบ? วิธีตรวจสอบแรงดันตกที่แต่ละอัน? " ในลักษณะเดียวกับในกรณีที่อธิบายไว้ ก่อนอื่นคุณต้องพิจารณาความต้านทานรวมของวงจรและคำนวณกระแสรวม

หลังจากนั้นกระแสที่รู้จักกันอยู่แล้วจะถูกคูณด้วย ความต้านทานของตัวต้านทานที่เกี่ยวข้อง. บางครั้งคุณต้องทำการคำนวณเช่นนี้ แต่ก็มีสิ่งหนึ่งเช่นกัน เพื่อไม่ให้สงสัยผลลัพธ์ที่ได้ควรใช้กระแสในสูตรแทน Amperes และความต้านทานเป็นโอห์ม จากนั้นไม่ต้องสงสัยผลจะเป็นโวลต์

ความต้านทานอินพุตโวลต์มิเตอร์

ตอนนี้ทุกคนคุ้นเคยกับการใช้อุปกรณ์ที่ผลิตในจีน แต่นี่ไม่ได้หมายความว่าคุณภาพของพวกเขาไร้ประโยชน์ ในรัสเซียไม่มีใครคิดที่จะผลิตมัลติมิเตอร์ของตัวเองและผู้ทดสอบลูกศรก็ลืมไปแล้วว่าจะต้องทำอย่างไร เป็นเพียงความอัปยศสำหรับรัฐ

มะเดื่อ 2. มัลติมิเตอร์DT838

กาลครั้งหนึ่งนานคำแนะนำสำหรับเครื่องมือที่ระบุลักษณะทางเทคนิคของพวกเขา โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับโวลต์มิเตอร์และสวิตช์ทดสอบนี่คือความต้านทานอินพุตและถูกระบุในหน่วยกิโลโอห์ม / โวลต์ มีอุปกรณ์ที่มีความต้านทาน 10 K / V และ 20 K / V หลังถูกพิจารณาว่ามีความแม่นยำมากขึ้นเนื่องจากแรงดันไฟฟ้าที่วัดได้ลดลงน้อยกว่าและแสดงผลลัพธ์ที่แม่นยำมากขึ้น สามารถยืนยันได้จากรูปที่ 3

รูปที่ 3

รูปที่แสดง ตัวแบ่งแรงดันของตัวต้านทานสองตัว. ความต้านทานของตัวต้านทานแต่ละตัวคือ1KΩแรงดันไฟฟ้าคือ 3V มันง่ายที่จะคาดเดาแม้ว่ามันจะไม่จำเป็นต้องพิจารณาอะไรเลยว่าในแต่ละตัวต้านทานจะมีแรงดันไฟฟ้าครึ่งหนึ่ง

ทีนี้ลองนึกภาพว่าการวัดจะดำเนินการโดยอุปกรณ์ TL4 ซึ่งในโหมดการวัดแรงดันมีความต้านทานอินพุต10KΩ / V ที่แรงดันไฟฟ้าที่ระบุในแผนภาพขีด จำกัด การวัด 3V ค่อนข้างเหมาะสมซึ่งความต้านทานรวมของโวลต์มิเตอร์จะเป็น 10 * 3 = 30 (KOhm)

ดังนั้นจึงปรากฎว่ามีอีก30KΩเชื่อมต่อขนานกับตัวต้านทานที่มีความต้านทาน1KΩ จากนั้นความต้านทานรวมเมื่อเชื่อมต่อแบบขนานจะเท่ากับ 999.999 โอห์ม แม้ว่าจะค่อนข้างเล็ก แต่ก็ไม่มากนัก ดังนั้นความผิดพลาดของผลการวัดแรงดันไฟฟ้าจึงเป็นเพียงเล็กน้อย

หากตัวต้านทานทั้งสองของตัวหารมีค่าน้อย 1 megaohm ผลการคำนวณจะมีลักษณะดังนี้:

ความต้านทานรวมของโวลต์มิเตอร์ที่เชื่อมต่อแบบขนานและตัวต้านทาน R1 จะน้อยกว่าและการคำนวณจะเป็น29.126KΩ ใครก็ตามที่ไม่เชื่อว่าสามารถทำการคำนวณใหม่ตามสูตรสำหรับการเชื่อมต่อแบบขนานของความต้านทาน

กระแสรวมในวงจรตัวแบ่ง: I = U / (R1 + R2) = 3 / (1000 + 29.126) = 0.0029150949446423470012418304464176 (mA)

ค่าความต้านทานจะถูกแทนที่ในหน่วยกิโลโอห์มดังนั้นกระแสไฟฟ้าจึงถูกแปลงเป็นมิลลิมิลลิ จากนั้นปรากฎว่าโวลต์มิเตอร์จะแสดง

0.0029150949446423470012418304464176 * 29.126 ≈ 0.085 V.

และคาดว่าครึ่งหนึ่งเช่น โวลต์หนึ่งและครึ่ง! หากกระแสไฟฟ้ามีหน่วยเป็น milliamperes ความต้านทานจะอยู่ในหน่วยกิโลโอห์มดังนั้นจะได้ผลลัพธ์เป็นโวลต์ แม้ว่าจะไม่เป็นไปตามระบบ SI แต่บางครั้งก็ทำเช่นนั้น

แน่นอนตัวแบ่งดังกล่าวค่อนข้างไม่สมจริง: ทำไมต้องใส่ตัวต้านทานที่มีความต้านทาน 1 megohm ที่แรงดันไฟฟ้าเพียง 3V หรืออาจใช้ตัวหารดังกล่าวที่ไหนสักแห่งแรงดันไฟฟ้าบนมันเท่านั้นที่จะต้องวัดด้วยอุปกรณ์ที่แตกต่างอย่างสิ้นเชิง

ตัวอย่างเช่นหนึ่งในมัลติมิเตอร์จีนที่ถูกที่สุด DT838 ในทุกช่วงการวัดแรงดันไฟฟ้ามีความต้านทานอินพุต 1 megohm ซึ่งสูงกว่าอุปกรณ์ในตัวอย่างก่อนหน้านี้มาก แต่นี่ไม่ได้หมายความว่าลูกศรมิเตอร์นั้นมีอายุมากกว่าพวกเขา ในบางกรณีพวกเขาไม่สามารถถูกแทนที่ได้

การวัดแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ

วิธีการและคำแนะนำทั้งหมดที่เกี่ยวข้องกับการวัดแรงดันคงที่นั้นใช้ได้กับตัวแปร: โวลต์มิเตอร์เชื่อมต่อแบบขนานกับส่วนวงจรความต้านทานอินพุตของโวลต์มิเตอร์ควรมีขนาดใหญ่ที่สุดช่วงการวัดควรสอดคล้องกับแรงดันที่วัดได้ แต่เมื่อทำการวัดแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับควรพิจารณาปัจจัยอีกสองปัจจัยซึ่งไม่มีแรงดันคงที่ นี่คือความถี่ของแรงดันไฟฟ้าและรูปร่าง

การวัดสามารถทำได้โดยใช้เครื่องมือสองประเภท: ไม่ว่าจะเป็นมัลติมิเตอร์ดิจิตอลที่ทันสมัยหรือเครื่องทดสอบตัวชี้ โดยปกติอุปกรณ์ทั้งสองในการวัดนี้จะรวมอยู่ในโหมดการวัดแรงดันไฟฟ้าสลับ อุปกรณ์ทั้งสองถูกออกแบบมาเพื่อวัดแรงดันไฟฟ้าของรูปร่างไซน์และในเวลาเดียวกันจะแสดง ค่า rms.

แรงดันไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพ U คือ 0.707 ของแรงดันแอมพลิจูดของ Um

U = Um / √2 = 0.707 * อืมซึ่งสามารถสรุปได้ว่า Um = U * √2 = 1.41 * U

ตัวอย่างที่แพร่หลายมีความเหมาะสมที่นี่ เมื่อทำการวัดแรงดันไฟฟ้า AC อุปกรณ์จะแสดง 220V ซึ่งหมายความว่าค่าแอมพลิจูดตามสูตรคือ

อืม = U * √2 = 1.41 * U = 220 * 1.41 = 310V

การคำนวณนี้ได้รับการยืนยันทุกครั้งเมื่อแรงดันไฟหลักถูกแก้ไขโดยไดโอดบริดจ์หลังจากนั้นมีตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้าอย่างน้อยหนึ่งตัว: หากคุณวัดแรงดันไฟฟ้าคงที่ที่เอาท์พุทบริดจ์อุปกรณ์จะแสดงเพียง 310V รูปนี้ควรจะจำได้ว่ามันจะมีประโยชน์ในการพัฒนาและซ่อมแซมแหล่งจ่ายไฟสลับ

สูตรที่ระบุนั้นใช้ได้สำหรับความเครียดทุกชนิดหากมีรูปร่างเป็นรูปไซน์ ตัวอย่างเช่นหลังจากหม้อแปลงไฟฟ้าแบบสเต็ปดาวน์มีการเปลี่ยนแปลง 12 V จากนั้นหลังจากที่ยืดและทำให้ตัวเก็บประจุเรียบขึ้นเราก็จะได้รับ

12 * 1.41 = 16.92 เกือบ 17V แต่นี่คือถ้าโหลดไม่ได้เชื่อมต่อ เมื่อเชื่อมต่อโหลดแล้วแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงจะลดลงเหลือเกือบ 12V ในกรณีที่รูปแบบแรงดันไฟฟ้าแตกต่างจากคลื่นไซน์สูตรเหล่านี้ไม่ทำงานอุปกรณ์จะไม่แสดงสิ่งที่คาดหวัง ที่แรงดันไฟฟ้าเหล่านี้การวัดจะทำโดยเครื่องมืออื่น ๆ เช่นสโคป

อีกปัจจัยที่มีผลต่อการอ่านโวลต์มิเตอร์คือความถี่ ตัวอย่างเช่นมัลติมิเตอร์แบบดิจิตอล DT838 ตามลักษณะการวัดแรงดันไฟฟ้าสลับในช่วงความถี่ 45 ... 450 Hz สิ่งที่ดีขึ้นเล็กน้อยในเรื่องนี้คือเครื่องทดสอบตัวชี้ TL4 รุ่นเก่า

ในช่วงแรงดันไฟฟ้าสูงสุดถึง 30V ช่วงความถี่ของมันคือ 40 ... 15000Hz (ช่วงเสียงเกือบทั้งหมดสามารถใช้เมื่อปรับจูนแอมป์) แต่เมื่อแรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้นความถี่ที่อนุญาตจะลดลง ในช่วง 100V นั้นคือ 40 ... 4000Hz, 300V 40 ... 2000Hz และในช่วง 1000V นั้นเป็นเพียง 40 ... 700Hz นี่คือชัยชนะที่ไม่อาจโต้แย้งได้ในอุปกรณ์ดิจิตอล ตัวเลขเหล่านี้ใช้ได้เฉพาะกับความเครียดแบบไซน์

แม้ว่าบางครั้งไม่ต้องการข้อมูลเกี่ยวกับรูปร่างความถี่และแอมพลิจูดของแรงดันไฟฟ้าสลับ ตัวอย่างเช่นวิธีการตรวจสอบว่า oscillator ท้องถิ่นของเครื่องรับคลื่นสั้นทำงานหรือไม่? ทำไมผู้รับไม่จับอะไรเลย

ปรากฎว่าทุกอย่างง่ายมากถ้าคุณใช้อุปกรณ์ตัวชี้ จำเป็นต้องเปิดใช้งานเพื่อ จำกัด การวัดแรงดันไฟฟ้าสลับและด้วยโพรบหนึ่งตัว (!) แตะที่ขั้วของ oscillator transistor หากมีความผันผวนความถี่สูงไดโอดจะถูกตรวจจับภายในพวกเขาภายในอุปกรณ์และลูกศรจะเบี่ยงเบนไปส่วนหนึ่งของระดับ