การวัดปัจจุบัน

การวัดกระแสไฟฟ้ากระแสตรง

ในเทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์มักจำเป็นต้องวัดกระแสไฟฟ้าโดยตรง เห็นได้ชัดว่าด้วยเหตุนี้มัลติมิเตอร์จำนวนมากซึ่งส่วนใหญ่ราคาถูกสามารถวัดกระแสไฟฟ้าได้โดยตรงเท่านั้น ช่วงการวัดกระแสไฟฟ้ากระแสสลับอยู่ในบางรุ่นของมัลติมิเตอร์ซึ่งมีราคาแพงกว่า แต่สิ่งบ่งชี้เหล่านี้สามารถเชื่อถือได้เฉพาะเมื่อกระแสมีรูปร่างไซน์และความถี่ไม่เกิน 50 เฮิร์ตซ์

ข้อกำหนดของแอมมิเตอร์

อุปกรณ์การวัดใด ๆ ก็ถือว่าดีหากไม่ได้แนะนำการบิดเบือนในปริมาณที่วัดได้หรือแนะนำให้ใช้ แต่น้อยที่สุดเท่าที่จะทำได้ สำหรับโวลต์มิเตอร์นี่เป็นอิมพีแดนซ์อินพุตสูงเนื่องจากมีการเชื่อมต่อแบบขนานกับส่วนของวงจร มีความเหมาะสมที่จะเรียกคืนที่นี่ด้วยการเชื่อมต่อแบบขนานความต้านทานโดยรวมของส่วนจะลดลง

แอมมิเตอร์จะรวมอยู่ในการแตกของวงจรดังนั้นสำหรับเขาแล้วคุณภาพเชิงบวกซึ่งแตกต่างจากโวลต์มิเตอร์นั้นถือว่าเป็นเพียงความต้านทานภายในที่ต่ำ ยิ่งกว่านั้นยิ่งมีขนาดเล็กลงโดยเฉพาะเมื่อวัดกระแสต่ำดังนั้นจึงมีอยู่ในวงจรอิเล็กทรอนิกส์ กระบวนการวัดปัจจุบันแสดงในรูปที่ 1

แผนภาพแสดงวงจรไฟฟ้าที่เรียบง่ายซึ่งประกอบด้วยแบตเตอรี่กัลวานิกและตัวต้านทานสองตัวเหมาะสำหรับทำการทดลองกับกระแสการวัดเท่านั้น ก่อนอื่นคุณควรใส่ใจกับขั้วของอุปกรณ์มันจะต้องตรงกับทิศทางของกระแสไฟฟ้าซึ่งถูกระบุด้วยลูกศร

รูปแสดงอุปกรณ์ตัวชี้ที่จะไม่แสดงในทิศทางตรงกันข้าม สำหรับมัลติมิเตอร์แบบดิจิตอลทิศทางของกระแสไฟฟ้าไม่สำคัญ หากเชื่อมต่อไม่ถูกต้องก็จะแสดงเครื่องหมายลบและความขัดแย้งจะถูกตัดสินในเรื่องนี้ นักคณิตศาสตร์จะบอกว่าโมดูลัสของตัวเลขนั้นถูกวัดดูเหมือนว่าเป็นชื่อของตัวเลขที่ไม่ได้ลงนาม

รูปที่ 1กระบวนการวัดในปัจจุบัน

สิ่งที่จะแสดงแอมมิเตอร์

สำหรับวงจรอย่างง่ายมันไม่ยากที่จะคำนวณกระแสมันจะเป็น 0.018A หรือ 18mA ในเวลาเดียวกันตัวเลขแสดงว่า milliammeter ในวงจรเดียวกันเชื่อมต่อที่จุดต่าง ๆ สามจุด ตามกฎของฟิสิกส์การอ่านของเขาจะเหมือนกันอย่างแน่นอนเพราะมีอิเล็กตรอนกี่ตัวที่ "ไหลออก" จากการบวกของแบตเตอรี่จำนวนที่เท่ากันจะคืนกลับ แต่หลังจาก "ลบ" และเส้นทางสำหรับอิเล็กตรอนเหล่านี้ทั้งหมดจะเหมือนกัน: พวกนี้คือการเชื่อมต่อสายไฟตัวต้านทานและหากเชื่อมต่อแล้วก็จะมีค่าเป็นพัน

รูปที่ 2 แสดงแผนภาพของตัวรับสองทรานซิสเตอร์จากหนังสือ M.M Rumyantsev "50 วงจรรับทรานซิสเตอร์" (2509)

รูปที่ 2วงจรรับทรานซิสเตอร์คู่

ในสมัยนั้นวงจรในหนังสือมีคำอธิบายโดยละเอียดและวิธีการปรับเปลี่ยน มันก็มักจะแนะนำให้วัดกระแสในส่วนเฉพาะของวงจรโดยปกติจะเป็นกระแสสะสมของทรานซิสเตอร์ สถานที่สำหรับการวัดกระแสถูกแสดงบนแผนภาพด้วยกากบาท ถึงจุดนี้แน่นอน milliammeter เชื่อมต่อกับช่องว่างของตัวนำและโดยการเลือกค่าของตัวต้านทานที่มีเครื่องหมายดอกจันกระแสไฟฟ้าที่ระบุทันทีบนแผนภาพจะถูกเลือก

ข้อผิดพลาดในการวัดกระแส

รูปที่ 3 และ 4 แสดงวงจรที่ง่ายที่สุดแบตเตอรี่ตัวต้านทานและมัลติมิเตอร์ ตามกฎของโอห์มมันง่ายที่จะคำนวณว่ากระแสในวงจรนี้จะเป็นอย่างไร

I = U / R = 1.5 / 10 = 0.15A หรือ 150mA

หากคุณดูตัวเลขทั้งสองอย่างใกล้ชิดปรากฎว่าการอ่านอุปกรณ์ต่าง ๆ แม้ว่าจะไม่มีการเปลี่ยนแปลงใด ๆ ในโครงร่างด้วยตนเองหากสามารถเรียกได้ว่าเป็นแบบนั้น ในรูปที่ 3 การอ่านสอดคล้องกับการคำนวณของ Ohm อย่างสมบูรณ์

รูปที่ 3 การวัด ปัจจุบัน ในโปรแกรมจำลอง Multisim

แต่ในรูปที่ 4 พวกเขาลดลงเล็กน้อยคือ 148.515mA คำถามคือทำไม ท้ายที่สุดแล้วไม่มีอะไรเปลี่ยนแปลงในวงจรแหล่งกำเนิดเดียวกันและตัวต้านทานไม่มากหรือน้อย

รูปที่ 4 การวัด ปัจจุบัน ในโปรแกรมจำลอง Multisim

ข้อเท็จจริงคือคุณสมบัติใด ๆ ของมัลติมิเตอร์สามารถเปลี่ยนแปลงได้ซึ่งทำได้โดยคลิกที่ปุ่ม "ตัวเลือก"ในกรณีนี้ความต้านทานอินพุตของแอมป์มิเตอร์เปลี่ยนไป: ในรูปที่ 3 เป็น 1n & # 8486 และในรูปที่ 4 เพิ่มเป็น100mΩหรือเพียง0.1Ω ตัวอย่างนี้มีไว้เพื่อแสดงให้เห็นว่าคุณสมบัติของเครื่องมือวัดมีผลต่อผลลัพธ์อย่างไร ในกรณีนี้แอมมิเตอร์

ลองเพิ่มกระแส 10 เท่าในวงจรนี้กัน ในการทำเช่นนี้ก็เพียงพอที่จะลดค่าของตัวต้านทานได้ถึง 10 เท่าจากนั้นจึงง่ายต่อการคำนวณว่าแอมป์มิเตอร์จะแสดงแอมป์ครึ่งหนึ่ง หากความต้านทานอินพุตถูกนำไปเป็น1nΩดังในรูปที่ 3 ผลลัพธ์จะเป็น 1.5A ซึ่งสอดคล้องอย่างสมบูรณ์กับการคำนวณของโอห์ม

หากใช้ปุ่ม "พารามิเตอร์" ที่กล่าวถึงข้างต้นเพื่อสร้างความต้านทานของแอมป์มิเตอร์0.1Ωจากนั้นบนสเกลของอุปกรณ์คุณจะเห็น 1,364A แน่นอน0.1Ωนั้นใหญ่เกินไปสำหรับแอมมิเตอร์จริงและ1nΩอาจเกิดขึ้นในโปรแกรมเท่านั้น - ตัวจำลองยังคงสามารถดูว่าการต้านทานภายในของอุปกรณ์มีผลต่อผลการวัดอย่างไร โดยทั่วไปแล้วการวัดเช่นนี้จะต้องคิดออกทันที "ในใจ" อย่างน้อยที่สุดลำดับของผลลัพธ์ แต่คุณควรเริ่มต้นด้วยช่วงที่กว้างขึ้นอย่างเห็นได้ชัดบนอุปกรณ์

นี่เป็นกรณีเมื่อทำการวัดกระแสในโปรแกรมจำลองซึ่งทุกอย่างถูกตั้งค่าโดยเจตนาเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ดีกว่า ชิ้นส่วนทั้งหมดที่มีค่าความคลาดเคลื่อนน้อยที่สุดความต้านทานอินพุตของอุปกรณ์ก็เหมาะเช่นกันอุณหภูมิแวดล้อมคือ 25 องศา แต่ตามที่เพิ่งแสดงพารามิเตอร์ของอุปกรณ์ชิ้นส่วนและแม้กระทั่งอุณหภูมิสามารถตั้งค่าตามคำขอของผู้ใช้

การวัดด้วยเครื่องมือนี้

ในชีวิตจริงทุกอย่างไม่ราบรื่นนัก ตัวต้านทานแบบกว้าง อาจมีความคลาดเคลื่อนประมาณ± 5, 10 และ 20 เปอร์เซ็นต์ แน่นอนว่ามีตัวต้านทานที่มีค่าความคลาดเคลื่อนประมาณหนึ่งในสิบของเปอร์เซ็นต์ แต่จะใช้เฉพาะในกรณีที่จำเป็นเท่านั้นและไม่ได้อยู่ในอุปกรณ์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายใกล้กับทรานซิสเตอร์แต่ละตัวและใกล้กับวงจรแต่ละวงจร

สันนิษฐานว่าการทดลองเกี่ยวกับการวัดกระแสจะดำเนินการกับตัวต้านทานที่มีความทนทาน 5% จากนั้นตามค่าเล็กน้อย (สิ่งที่เขียนบนตัวต้านทาน) ตัวอย่างเช่น10KΩตัวต้านทานที่มีความต้านทานอยู่ในช่วง 9.5 ... 10.5KΩสามารถตกอยู่ใต้แขน หากตัวต้านทานดังกล่าวเชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าเช่น 10V จากนั้นเมื่อวัดกระแสคุณสามารถรับค่าในช่วง 1.053 ... 0.952mA แทนที่จะเป็น 1mA ที่คาดหวัง การแพร่กระจายที่มากขึ้นจะได้รับเมื่อใช้ตัวต้านทานที่มีความทนทาน 10 หรือ 20 เปอร์เซ็นต์

และสามารถรับผลลัพธ์ที่น่าอัศจรรย์อย่างยิ่งหากทำการทดลองเหล่านี้ด้วยพลังงานแบตเตอรี่ วงจรนั้นเหมือนกันกับในรูปที่ 3 และ 4 มันง่ายมากที่คุณจะสามารถกำจัดด้วยการบัดกรีและแผงวงจรพิมพ์ทำทุกอย่างด้วยการบิดหรือถือไว้ในมือของคุณ

ลองประเมินว่าควรจะเปิดใช้งานอุปกรณ์อะไรควรจะแสดง เป็นที่ทราบกันว่าแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่คือ 1.5V ความต้านทาน 10Ω. จากนั้นตามกฎของโอห์ม I = U / R = 1.5 / 10 = 0.15A หรือ 150mA

ในการวัดจริงแทนที่จะเป็น 150mA ที่คาดว่าอุปกรณ์จะแสดง 98.3mA แม้ว่าเราจะสมมติว่าตัวต้านทานถูกจับได้ด้วยความทนทาน 20 เปอร์เซ็นต์ I = U / R = 1.5 / 12 = 0.125A หรือ 125mA

มันจะไม่เพียงพอ! มันไปไหนหมด ในกรณีของเราแบตเตอรี่ "ที่ตายแล้ว" กลับกลายเป็นว่าเป็นความผิด ในระหว่างการผ่าตัดเธอเสียส่วนหนึ่งของประจุและความต้านทานภายในของเธอเพิ่มขึ้น การเพิ่มความต้านทานของตัวต้านทานภายนอกทำให้ความต้านทานภายในทำให้ "ผลงาน" ของมันผิดเพี้ยนไปจากผลการวัด มันเป็นสถานการณ์เหล่านี้ที่นำไปสู่ความจริงที่ว่าการอ่านอุปกรณ์นั้นทำให้เบา ๆ ห่างไกลจากสิ่งที่คาดหวัง

ดังนั้นเมื่อทำการวัดในวงจรอิเล็กทรอนิกส์เราจะต้องระมัดระวังอย่างยิ่งความแม่นยำจะไม่เกินความจำเป็น คุณสมบัติที่ตรงข้ามกับที่กล่าวถึงเพียงผลลัพธ์ที่นำไปสู่ความหายนะ เครื่องมือวัดสามารถเผาไหม้ได้อุปกรณ์ที่กำลังพัฒนาหรือซ่อมแซมเช่นกันและในบางกรณีอาจเกิดไฟฟ้าช็อต เพื่อหลีกเลี่ยงความผิดหวังจากกรณีดังกล่าวเราสามารถแนะนำให้นึกถึงอีกครั้ง ข้อควรระวังเพื่อความปลอดภัย.

Boris Aladyshkin