Pengukuran voltan

Dalam amalan radio amatur, ini adalah jenis pengukuran yang paling biasa. Contohnya, apabila membaiki TV, voltan diukur pada titik-titik ciri peranti, iaitu di terminal transistor dan mikroskop. Sekiranya anda mempunyai rajah litar, dan ia menunjukkan mod transistor dan mikrosirkuit, maka tidak sukar bagi tuan yang berpengalaman untuk mencari kerosakan.

Apabila membina struktur yang dipasang sendiri, pengukuran tegasan tidak boleh dibebaskan. Pengecualian hanya skema klasik, yang mana mereka menulis sesuatu seperti ini: "Jika reka bentuk dipasang dari bahagian-bahagian yang boleh digunakan, maka tidak ada penyesuaian, ia akan berfungsi dengan segera."

Sebagai peraturan, ini adalah litar elektronik klasik, sebagai contoh, multivibrator. Pendekatan yang sama boleh diperolehi walaupun untuk penguat frekuensi audio, jika ia dipasang pada cip khusus. Sebagai contoh yang baik, TDA 7294 dan banyak lagi cip dalam siri ini. Tetapi kualiti penguat "bersepadu" adalah kecil, dan peniaga benar membina penguat mereka pada transistor diskret, dan kadang-kadang pada tiub elektronik. Dan di sini hanya anda tidak boleh melakukan tanpa menyesuaikan dan pengukuran tekanan yang berkaitan.

Bagaimana dan bagaimana untuk diukur

Ditunjukkan dalam Rajah 1.

Rajah 1

Mungkin seseorang akan berkata, mereka berkata, apa yang boleh diukur di sini? Dan apa gunanya rantaian seperti itu? Ya, mungkin sukar untuk mencari permohonan praktikal untuk skim tersebut. Dan bagi tujuan pendidikan, ia agak sesuai.

Pertama sekali, anda perlu memberi perhatian kepada bagaimana voltmeter disambungkan. Oleh kerana litar DC ditunjukkan dalam angka, voltmeter disambungkan mengikut polariti yang ditunjukkan pada peranti dalam bentuk tanda plus dan tolak. Pada dasarnya, kenyataan ini adalah benar untuk peranti penunjuk: jika kekutuban tidak dipatuhi, anak panah akan menyimpang ke arah yang bertentangan, ke arah pembahagian sifar skala. Jadi kita mendapat semacam negatif sifar.

Peranti digital, multimeter, dalam hal ini lebih demokratik. Walaupun jika ujian kuar disambungkan dalam kekutuban terbalik, voltan masih akan diukur, hanya tanda minus akan muncul pada skala sebelum keputusan.

Satu lagi perkara yang perlu diberi perhatian apabila mengukur voltan ialah julat pengukuran peranti. Sekiranya voltan dianggarkan berada dalam julat, sebagai contoh, 10 ... 200 millivolts, maka skala peranti sepadan dengan 200 millivolts, dan mengukur voltan pada skala 1000 volt tidak mungkin memberikan hasil yang boleh difahami.

Anda juga harus memilih julat ukuran dalam kes lain. Untuk voltan yang diukur sebanyak 100 volt, pelbagai 200V dan 1000V juga sesuai. Hasilnya akan sama. Ia berkenaan multimeter moden.

Sekiranya pengukuran dibuat oleh alat penunjuk lama yang baik, kemudian untuk mengukur voltan 100V, anda harus memilih julat pengukur apabila pembacaan berada di tengah-tengah skala, yang membolehkan bacaan yang lebih tepat.

Dan satu lagi cadangan klasik mengenai penggunaan voltmeter, iaitu: jika magnitud voltan yang diukur tidak diketahui, maka pengukuran harus bermula dengan menetapkan voltmeter ke julat terbesar. Lagipun, jika voltan diukur adalah 1V, dan julatnya ialah 1000V, bahaya terbesar adalah dalam bacaan yang tidak betul pada peranti itu. Jika ternyata sebaliknya, julat pengukuran ialah 1V, dan voltan diukur adalah 1000, membeli peranti baru tidak dapat dielakkan.

Apa yang akan ditunjukkan oleh voltmeter

Tetapi, mungkin, kita akan kembali ke Rajah 1, dan cuba untuk menentukan apa, kedua-dua voltmeters akan ditunjukkan. Untuk menentukan ini, anda perlu mengambil kesempatan daripada hukum Ohm. Masalahnya boleh diselesaikan dalam beberapa langkah.

Pertama, kirakan arus dalam litar. Untuk melakukan ini, adalah perlu untuk membahagikan voltan sumber (dalam angka itu adalah bateri galvanik dengan voltan 1.5 V) oleh rintangan litar.Dengan sambungan siri resistor, ini hanya akan menjadi jumlah rintangan mereka. Dalam bentuk formula, ia kelihatan seperti ini: I = U / (R1 + R2) = 4.5 / (100 + 150) = 0.018 (A) = 180 (mA).

Satu pernyataan kecil: jika ungkapan 4,5 / (100 + 150) disalin ke papan keratan, kemudian disisipkan ke dalam tetingkap kalkulator Windows, kemudian setelah menekan kekunci "sama", hasil pengiraan akan diperolehi. Dalam amalan, ungkapan yang lebih rumit yang mengandungi kurungan persegi dan keriting, darjah dan fungsi dikira.

Kedua, dapatkan hasil pengukuran, seperti drop voltan merentasi setiap perintang:

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

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

Untuk mengesahkan ketepatan pengiraan, sudah cukup untuk menambah kedua-dua nilai yang dihasilkan dari kejatuhan voltan. Jumlah mestilah sama dengan voltan bateri.

Mungkin seseorang boleh bertanya: "Dan jika pembahagi itu bukan dari dua perintang, tetapi dari tiga atau bahkan dari sepuluh? Bagaimana untuk menentukan penurunan voltan pada setiap mereka? " Dengan cara yang sama seperti dalam kes yang dijelaskan. Pertama anda perlu menentukan jumlah rintangan litar dan hitung jumlah arus total.

Selepas itu, arus yang sudah diketahui ini hanya dilipatgandakan oleh rintangan perintang yang sepadan. Kadang-kadang anda perlu melakukan pengiraan seperti itu, tetapi ada satu perkara juga. Agar tidak meragui keputusan yang diperoleh, arus dalam formula harus diganti di Amperes, dan rintangan dalam Ohms. Kemudian, tanpa ragu, hasilnya akan berada di Volts.

Impedans masukan voltmeter

Sekarang semua orang menggunakan peranti buatan China. Tetapi ini tidak bermakna kualiti mereka tidak berguna. Itu hanya di Rusia yang tidak ada yang fikir menghasilkan multimeter mereka sendiri, dan penguji anak panah itu pastinya terlupa bagaimana untuk melakukannya. Hanya rasa malu untuk negeri ini.

Rajah. 2. MultimeterDt838

Suatu ketika, instrumen untuk instrumen menunjukkan ciri teknikal mereka. Khususnya, untuk voltmeters dan suis penguji, ini adalah rintangan masukan, dan ia ditunjukkan dalam kilo-ohms / volt. Terdapat peranti dengan rintangan 10 K / V dan 20 K / V. Yang terakhir dianggap lebih tepat, kerana voltan diukur kurang dikurangkan dan menunjukkan hasil yang lebih tepat. Di atas boleh disahkan oleh Rajah 3.

Rajah 3

Angka itu menunjukkan pembahagi voltan dua perintang. Rintangan setiap perintang adalah 1KΩ, voltan bekalan adalah 3V. Ia mudah untuk meneka, walaupun tidak perlu untuk mempertimbangkan apa-apa, bahawa pada setiap perintang akan ada separuh voltan.

Sekarang bayangkan bahawa pengukuran dilakukan oleh peranti TL4, yang dalam mod pengukuran voltan mempunyai impedans input 10KΩ / V. Pada voltan yang ditunjukkan dalam gambarajah, had pengukuran 3V agak sesuai, di mana rintangan jumlah voltmeter adalah 10 * 3 = 30 (KOhm).

Oleh itu, ternyata bahawa satu lagi 30KΩ disambung selari dengan perintang dengan rintangan 1KΩ. Kemudian jumlah rintangan apabila disambung selari akan menjadi 999.999 Ohm. Walaupun agak kecil, tetapi tidak banyak. Oleh itu, kesilapan hasil pengukuran voltan akan diabaikan.

Jika kedua-dua perintang pembahagi mempunyai nilai nominal 1 megaohm, maka hasil pengiraan akan kelihatan seperti ini:

Jumlah rintangan voltmeter dan penghancur yang bersamaan selari R1 akan kurang daripada kurang, dan dengan pengiraan ia akan menjadi 29.126KΩ. Siapa pun yang tidak percaya boleh, untuk amalan, mengira semula mengikut formula untuk sambungan rintangan selari.

Jumlah semasa dalam litar pembahagi: I = U / (R1 + R2) = 3 / (1000 + 29.126) = 0.0029150949446423470012418304464176 (mA).

Nilai rintangan diganti dalam kilo-ohm, jadi arusnya berubah dalam milliamps. Kemudian ternyata bahawa voltmeter akan ditunjukkan

0.0029150949446423470012418304464176 * 29.126 ≈0.085 V.

Dan separuh dijangka, iaitu satu dan setengah volt! Sekiranya semasa berada dalam milliamperes, rintangan berada dalam kilo-ohm, maka hasilnya diperolehi dalam volt. Walaupun tidak mengikut sistem SI, kadang-kadang mereka berbuat demikian.

Sudah tentu, pembahagi seperti itu agak tidak realistik: mengapa hanya meletakkan 3 megaohm resistor pada voltan hanya 3V? Atau mungkin pembahagi itu digunakan di suatu tempat, hanya voltan di atasnya mesti diukur dengan peranti yang sama sekali berbeza.

Sebagai contoh, salah satu multimeter China murah DT838, pada semua julat pengukur voltan, mempunyai rintangan masukan sebanyak 1 megohm, jauh lebih tinggi daripada peranti pada contoh terdahulu. Tetapi ini tidak bermakna sama sekali bahawa meter arrow telah melebihi usia mereka. Dalam sesetengah kes, mereka tidak boleh digantikan.

Pengukuran voltan AC

Semua kaedah dan cadangan yang berkaitan dengan pengukuran voltan malar adalah juga sah untuk pemboleh ubah: voltmeter disambung selari dengan bahagian litar, rintangan masukan voltmeter hendaklah setinggi mungkin, julat pengukuran sepadan dengan voltan yang diukur. Tetapi apabila mengukur voltan bergantian, dua lagi faktor perlu diambil kira, yang voltan malar tidak ada. Ini adalah kekerapan voltan dan bentuknya.

Pengukuran boleh dilakukan oleh dua jenis peranti: sama ada multimeter digital moden, atau penguji penunjuk "antediluvian". Secara semulajadi, kedua-dua peranti dalam ukuran ini dimasukkan dalam mod pengukur voltan selang. Kedua-dua peranti direka untuk mengukur voltan bentuk sinusoidal, dan pada masa yang sama akan ditunjukkan nilai rms.

Voltan berkesan U adalah 0.707 dari amplitud voltan Um.

U = Um / √2 = 0.707 * Um, di mana dapat disimpulkan bahawa Um = U * √2 = 1.41 * U

Contoh yang meluas adalah sesuai di sini. Apabila mengukur voltan AC, peranti menunjukkan 220V, yang bermaksud nilai amplitud mengikut formula adalah

Um = U * √2 = 1.41 * U = 220 * 1.41 = 310V.

Pengiraan ini disahkan setiap kali voltan utama diperbetulkan oleh jambatan dioda yang mana sekurangnya satu kapasitor elektrolitik: jika anda mengukur voltan malar pada output jambatan, peranti akan menunjukkan hanya 310V. Angka ini perlu diingat, ia boleh berguna dalam pembangunan dan pembaikan bekalan kuasa beralih.

Formula yang ditunjukkan adalah sah untuk semua tegasan jika mereka mempunyai bentuk sinusoidal. Sebagai contoh, selepas pengubah langkah ke bawah terdapat perubahan 12 V. Kemudian, selepas meluruskan dan melicinkan pada kapasitor, kita dapat

12 * 1.41 = 16.92 hampir 17V. Tetapi inilah jika beban tidak disambungkan. Apabila beban disambungkan, voltan DC akan turun kepada hampir 12V. Dalam kes apabila bentuk voltan berbeza daripada gelombang sinus formula ini tidak berfungsi, peranti tidak menunjukkan apa yang diharapkan dari mereka. Pada voltan ini, pengukuran dibuat oleh instrumen lain, sebagai contoh, osiloskop.

Faktor lain yang memberi kesan kepada bacaan voltmeter ialah kekerapan. Sebagai contoh, multimeter digital DT838, mengikut ciri-cirinya, mengukur voltan selari dalam julat frekuensi 45 ... 450 Hz. Sedikit lebih baik dalam hal ini adalah penguji penunjuk TL4 yang lama.

Dalam julat voltan sehingga 30V, julat frekuensinya adalah 40 ... 15000Hz (hampir keseluruhan julat bunyi boleh digunakan apabila menghidupkan penguat), tetapi dengan peningkatan voltan, kekerapan yang dibenarkan akan berkurang. Dalam julat 100V ia adalah 40 ... 4000Hz, 300V 40 ... 2000Hz, dan dalam julat 1000V ia hanya 40 ... 700Hz. Berikut adalah kemenangan yang tidak dapat dinafikan mengenai peranti digital. Angka-angka ini juga hanya sah untuk tekanan sinusoidal.

Walaupun kadang-kadang tiada data yang diperlukan pada bentuk, kekerapan, dan amplitud voltan seli. Sebagai contoh, bagaimana untuk menentukan sama ada pengayun tempatan penerima gelombang pendek berfungsi atau tidak? Mengapa tidak penerima "menangkap" apa-apa?

Ternyata semuanya sangat mudah, jika anda menggunakan peranti penunjuk. Ia adalah perlu untuk menghidupkannya ke sebarang had untuk mengukur voltan selang dan dengan satu probe (!) Sentuh terminal transistor pengayun tempatan. Sekiranya terdapat ayunan frekuensi tinggi, maka ia dikesan oleh diod di dalam peranti, dan anak panah akan menyimpang ke beberapa bahagian skala.