Măsurarea curentului

Măsurarea curentului continuu

În tehnologia electronică, este deseori necesară măsurarea curenților direcți. Aparent, din acest motiv, mulți multimetri, în mare parte ieftini, pot măsura doar curentul direct. Domeniul de măsurare a curentului alternativ este în unele modele de multimetri, care sunt mai scumpe, dar aceste indicații nu pot fi de încredere decât dacă curentul are o formă sinusoidală și frecvența nu depășește 50 Hz.

Cerințe de amplificator

Orice dispozitiv de măsurare este considerat bun dacă nu introduce distorsiuni în cantitatea măsurată sau, mai degrabă, introduce, dar cât mai puțin posibil. Pentru un voltmetru, aceasta este o impedanță mare de intrare, deoarece este conectată în paralel cu o secțiune a circuitului. Este necesar să amintim aici că, cu o conexiune paralelă, rezistența totală a secțiunii scade.

Ampermetrul este inclus în întreruperea circuituluiPrin urmare, pentru el, o calitate pozitivă, spre deosebire de un voltmetru, este considerată a fi doar o rezistență internă scăzută. Mai mult decât atât, cu cât este mai mic, cu atât mai bine, mai ales când se măsoară curenți mici, deci inerent în circuitele electronice. Procesul de măsurare curent este prezentat în figura 1.

Diagrama prezintă un circuit electric simplu format dintr-o baterie galvanică și două rezistențe, potrivite numai pentru efectuarea de experimente pe curenții de măsurare. În primul rând, trebuie să acordați atenție polarității dispozitivului, acesta trebuie să coincidă cu direcția curentului, care este indicată de săgeți.

Figura arată un dispozitiv de indicare care nu va apărea în direcția opusă. Pentru un multimetru digital, direcția curentului nu contează. Dacă este conectat incorect, va afișa pur și simplu un semn minus, iar conflictul va fi soluționat în acest sens. Matematicienii ar spune că modulul unui număr este măsurat, se pare că acesta este numele numărului nesemnat.

Figura 1Procesul de măsurare curent

Ce va arăta ampermetrul

Pentru un astfel de circuit simplu, nu este dificil să se calculeze curentul, acesta va fi 0,018A sau 18mA. În același timp, figura arată că un milimetru în același circuit este conectat în trei puncte diferite. Conform legilor fizicii, citirile sale vor fi exact aceleași, deoarece câți electroni „curg” din plusul bateriei, același număr revine înapoi, dar după un „minus”. Și calea pentru toți acești electroni este aceeași: aceștia conectează fire, rezistențe și, dacă sunt conectate, atunci milimetre.

Figura 2 prezintă o diagramă a unui receptor cu două tranzistoare din cartea lui M.M. Rumyantsev „50 de circuite de receptoare de tranzistor” (1966).

Figura 2Circuitul cu receptor dublu tranzistor

În acele zile, circuitele din cărți erau însoțite de descrieri detaliate și metode de ajustare a acestora. De multe ori a fost recomandat să se măsoare curenții în secțiuni specifice ale circuitului, de obicei curenții colectori ai tranzistoarelor. Locurile pentru măsurarea curenților au fost afișate pe diagrama cu o cruce. În acest moment, desigur, a fost conectat un milimetru la golul conductorului, iar prin selectarea valorii rezistorului marcat cu un asterisc, a fost selectat curentul indicat imediat pe diagramă.

Capcanele de măsurare a curenților

Figurile 3 și 4 arată cel mai simplu circuit, o baterie, un rezistor și un multimetru. Conform legii lui Ohm, este ușor de calculat că va fi curentul din acest circuit

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

Dacă te uiți atent la ambele figuri, se dovedește că citirile dispozitivelor sunt diferite, deși nimic nu s-a schimbat în schemele în sine, dacă pot fi numite așa. În figura 3, citirile sunt pe deplin în concordanță cu calculul lui Ohm.

Figura 3. Măsurători curent în simulatorul de programe Multisim

Dar în figura 4 au devenit ușor mai mici și anume 148.515mA. Întrebarea este: de ce? La urma urmei, nimic nu s-a schimbat pe circuit, sursa este aceeași și rezistența nu a devenit mai mult sau mai puțin.

Figura 4. Măsurători curent în simulatorul de programe Multisim

Cert este că orice proprietăți ale multimetrului pot fi modificate, ceea ce se face făcând clic pe butonul „Opțiuni”.În acest caz, rezistența de intrare a amperometrului a fost schimbată: în figura 3 a fost 1n & # 8486, iar în figura 4 a fost crescută la 100mΩ, sau doar 0,1Ω. Acest exemplu este furnizat pentru a demonstra modul în care proprietățile unui instrument de măsurare afectează rezultatul. În acest caz, un ampermetru.

Să încercăm să creștem curentul de 10 ori în acest circuit. Pentru a face acest lucru, este suficient să reduci și valoarea rezistorului de 10 ori, apoi este ușor de calculat că amperiul va afișa un amperi și jumătate. Dacă impedanța de intrare este de 1nΩ, ca în figura 3, atunci rezultatul va fi de 1,5A, care este în totalitate în concordanță cu calculul lui Ohm.

Dacă utilizați butonul „Parametri” menționat pentru a face rezistența amperometrului 0.1Ω, atunci pe scara dispozitivului puteți vedea 1,364A. Desigur, 0.1Ω este puțin prea mare pentru un amperometru real și probabil 1nΩ se întâmplă doar în program - simulatorul poate vedea în continuare cum rezistența internă a dispozitivului afectează rezultatul măsurării. În general, făcând astfel de măsurători, trebuie să vă dați seama imediat „în minte” cel puțin ordinea rezultatului. Dar ar trebui să începeți cu o gamă evident mai mare pe dispozitiv.

Acesta este cazul când se măsoară curenții într-un program de simulator, unde totul este setat în mod deliberat pentru a obține rezultate mai bune. Toate părțile cu toleranțe minime, impedanțele de intrare ale dispozitivelor sunt de asemenea ideale, temperatura ambiantă este de 25 de grade. Dar, așa cum tocmai s-a arătat, parametrii dispozitivelor, pieselor și chiar temperaturii pot fi setate la cererea utilizatorului.

Măsurători cu acest instrument

În viața reală, totul nu este atât de lin. Rezistente largi poate avea, de regulă, toleranțe de ± 5, 10 și 20%. Desigur, există rezistențe cu toleranțe de o zecime de procente, dar acestea sunt utilizate numai acolo unde este cu adevărat necesar, și deloc în echipament de utilizare pe scară largă în apropierea fiecărui tranzistor și în apropierea fiecărui microcircuit.

Se presupune că experimentele pe curenții de măsurare sunt efectuate cu rezistențe cu o toleranță de 5%. Apoi, la valoarea nominală (ceea ce este scris pe carcasa de rezistență), de exemplu, 10KΩ, un rezistor cu o rezistență în intervalul 9,5 ... 10,5KΩ poate cădea sub braț. Dacă un astfel de rezistor este conectat la o sursă de tensiune, de exemplu 10V, atunci când măsurați curenții, puteți obține valori în intervalul 1.053 ... 0.952mA, în loc de 1mA așteptat. O răspândire și mai mare va fi obținută atunci când se utilizează rezistențe cu o toleranță de 10 sau 20 la sută.

Și rezultate absolut uimitoare pot fi obținute dacă aceste experimente sunt efectuate pe baterie. Circuitul este exact același ca în Figurile 3 și 4. Este atât de simplu încât puteți dispensa complet de plăcile de circuit lipit și imprimate, faceți totul pur și simplu cu răsuciri sau pur și simplu țineți-l în mâini.

Să estimăm ce ar trebui să apară, ce ar trebui să arate dispozitivul. Se știe că tensiunea bateriei este de 1,5V, rezistența 10Ω. Apoi, conform legii lui Ohm, I = U / R = 1,5 / 10 = 0,15A sau 150mA.

În măsurătorile efective, în loc de 150mA așteptat, dispozitivul a prezentat 98.3mA. Chiar dacă presupunem că rezistența este prinsă cu o toleranță de 20 la sută, I = U / R = 1.5 / 12 = 0.125A sau 125mA.

Nu va fi suficient! Unde s-a dus totul? În cazul nostru, bateria „moartă” s-a dovedit a fi de vină. În timpul operației, ea a pierdut o parte din sarcină, iar rezistența sa internă a crescut. Adăugând rezistența rezistenței externe, rezistența internă și-a adus „contribuția” la denaturarea rezultatului măsurării. Aceste circumstanțe au condus la faptul că citirile dispozitivului au fost, pentru a spune cu ușurință, foarte departe de cele așteptate.

Prin urmare, atunci când se iau măsurători în circuite electronice, trebuie să fie extrem de atent, precizia nu va fi, de asemenea, de prisos. Calitățile care sunt direct opuse celor doar menționate duc la rezultate dezastruoase. Instrumentele de măsurare pot fi arse, dispozitivele care sunt în curs de dezvoltare sau reparate și, în unele cazuri, chiar pot avea un șoc electric. Pentru a evita dezamăgirea de astfel de cazuri, vă putem recomanda din nou reamintirea precauții de siguranță.

Boris Aladyshkin