מדידה נוכחית

מדידת זרם DC

בטכנולוגיה אלקטרונית לעיתים קרובות יש צורך למדוד זרמים ישירים. ככל הנראה, מסיבה זו, מולטימטרים רבים, זולים ברובם, יכולים רק למדוד זרם ישר. טווח המדידה של זרם חילופין הוא בכמה דגמים של מולטימטר, שהם יקרים יותר, אך ניתן לסמוך על אינדיקציות אלה רק אם יש לזרם צורה סינוסואלית והתדר אינו עולה על 50 הרץ.

דרישות מד זרם

כל מכשיר מדידה נחשב לטוב אם הוא לא מכניס עיוותים לכמות הנמדדת, או ליתר דיוק מכניס, אך כמה שפחות. עבור מד מתח זה עכבת כניסה גבוהה מכיוון שהוא מחובר במקביל לקטע של המעגל. ראוי לזכור כאן שעם חיבור מקביל ההתנגדות הכוללת של הקטע פוחתת.

מד זרם כלול בהפסקת המעגללכן מבחינתו איכות חיובית, שלא כמו מתח מד, נחשבת רק להתנגדות פנימית נמוכה. יתר על כן, ככל שקטן יותר כך טוב יותר, במיוחד כשמדדים זרמים נמוכים, הטבועים כך במעגלים אלקטרוניים. תהליך המדידה הנוכחי מוצג באיור 1.

התרשים מציג מעגל חשמלי פשוט המורכב מסוללה גלוונית ושני נגדים המתאימים רק לביצוע ניסויים במדידת זרמים. ראשית כל, כדאי לשים לב לקוטביות של המכשיר, זה חייב להיות בקנה אחד עם כיוון הזרם, המצוין על ידי חצים.

באיור נראה מכשיר מצביע שלא יופיע בכיוון ההפוך. עבור מולטימטר דיגיטלי, כיוון הזרם לא משנה. אם הוא מחובר בצורה לא נכונה, הוא פשוט יראה סימן מינוס, והסכסוך יושב על זה. מתמטיקאים אומרים כי המודול של מספר נמדד, נראה שזה שמו של המספר הלא חתום.

איור 1תהליך מדידה נוכחי

מה יראה המדבר

עבור מעגל פשוט כזה, לא קשה לחשב את הזרם, הוא יהיה 0.018A או 18mA. במקביל, הנתון מראה שמיליוני מטר באותו מעגל מחובר בשלוש נקודות שונות. על פי חוקי הפיזיקה, קריאותיו יהיו זהות לחלוטין, מכיוון שכמה אלקטרונים "זורמים" מתוספת הסוללה, אותו מספר חוזר אחורה, אך לאחר "מינוס". והנתיב של כל האלקטרונים האלה זהה: אלה הם חוטי חיבור, נגדים, ואם הם מחוברים, אז מילימטרים.

איור 2 מציג תרשים של מקלט דו-טרנזיסטור מתוך ספרו של M.M. Rumyantsev "50 מעגלי מקלטי טרנזיסטור" (1966).

איור 2מעגל מקלט טרנזיסטור כפול

בימים ההם, מעגלים בספרים לוו בתיאורים מפורטות ושיטות התאמתם. לרוב הומלץ למדוד זרמים בקטעים ספציפיים במעגל, בדרך כלל זרמי האספנים של טרנזיסטורים. מקומות למדידת זרמים הוצגו בתרשים עם צלב. בנקודה זו, כמובן, מילאמטר חובר לפער המוליך, ובחירת ערך הנגד המסומן בכוכבית, נבחר הזרם המצוין מייד בתרשים.

החסרונות במדידי זרמים

איורים 3 ו -4 מראים את המעגל הפשוט ביותר, סוללה, נגד ומולטימטר. על פי החוק של אוהם, קל לחשב שהזרם במעגל זה יהיה

I = U / R = 1.5 / 10 = 0.15A או 150mA.

אם בוחנים מקרוב את שתי הדמויות, מסתבר שקריאת המכשירים שונה, אם כי שום דבר לא השתנה בתכניות עצמן, אם אפשר לקרוא להם כך. באיור 3, הקריאות תואמות לחלוטין את החישוב של אוהם.

איור 3. מדידות נוכחי בסימולטור התוכנית Multisim

אבל בתרשים 4 הם הפכו למעט נמוכים יותר, כלומר 148.515mA. השאלה היא, מדוע? אחרי הכל, דבר לא השתנה במעגל, המקור זהה והנגד לא הפך פחות או יותר.

איור 4. מדידות נוכחי בסימולטור התוכנית Multisim

העובדה היא שניתן לשנות את כל המאפיינים של המולטימטר, וזה נעשה על ידי לחיצה על כפתור "אפשרויות".במקרה זה, התנגדות הכניסה של מד זרם השתנתה: באיור 3 זה היה 1n & # 8486; ובאיור 4 הוא הוגדל ל 100mΩ, או 0.1Ω בלבד. דוגמה זו ניתנת כדי להדגים כיצד תכונותיו של מכשיר מדידה משפיעים על התוצאה. במקרה זה, מד זרם.

בואו ננסה להגדיל את הזרם 10 פעמים במעגל זה. לשם כך, זה מספיק כדי להפחית את הערך של הנגד גם בעשר פעמים, ואז קל לחשב שהמדוד יציג אמפר וחצי. אם לוקחים את עכבת הקלט להיות 1nΩ, כמו באיור 3, התוצאה תהיה 1.5A התואמת לחלוטין את החישוב של אוהם.

אם משתמשים בלחצן "פרמטרים" שהוזכר לעיל כדי להפוך את ההתנגדות של מד זרם 0.1Ω, אז בסולם המכשיר תוכלו לראות 1,364A. כמובן, 0.1Ω הוא מעט גדול מדי עבור מד זרם אמיתי, וכנראה ש 1nΩ קורה רק בתוכנית - הסימולטור עדיין יכול לראות כיצד ההתנגדות הפנימית של המכשיר משפיעה על תוצאת המדידה. באופן כללי, ביצוע מדידות כאלה, יש להבין מיד "בראש" לפחות את סדר התוצאה. אבל אתה צריך להתחיל עם טווח גדול יותר ברור במכשיר.

זה המקרה כשמדוד זרמים בתוכנית סימולטור, שם הכל מוגדר בכוונה להשגת תוצאות טובות יותר. כל החלקים בעלי סובלנות מינימלית, עכבות כניסה של המכשירים הם גם אידיאליים, טמפרטורת הסביבה היא 25 מעלות. אך כפי שרק הוצג, ניתן להגדיר את הפרמטרים של המכשירים, החלקים ואפילו הטמפרטורה לבקשת המשתמש.

מדידות עם מכשיר זה

בחיים האמיתיים, הכל לא כל כך חלק. נגדים רחבים יכולות להיות סובלנות של, ככלל, ± 5, 10 ו- 20 אחוזים. כמובן שישנם נגדים עם סובלנות של עשירית האחוז, אך הם משמשים רק במקום בו הדבר נחוץ באמת, וכלל לא בציוד נפוץ ליד כל טרנזיסטור ובקרבת כל מעגל מיקרו.

ההנחה היא כי ניסויים למדידת זרמים נערכים בנגדים עם סובלנות של 5%. ואז, בערך הנקוב (מה שכתוב על מקרה הנגד), למשל, 10KΩ, יכול נגיד עם התנגדות בטווח של 9.5 ... 10.5KΩ ליפול מתחת לזרוע. אם נגן כזה מחובר למקור מתח, למשל 10 וולט, אז כשמדוד זרמים אתה יכול לקבל ערכים בטווח של 1.053 ... 0.952mA, במקום 1mA הצפוי. התפשטות גדולה עוד יותר תתקבל בעת שימוש בנגדים עם סובלנות של 10 או 20 אחוז.

ותוצאות מדהימות לחלוטין ניתן להשיג אם ניסויים אלה נערכים על כוח סוללה. המעגל זהה בדיוק כמו בתמונות 3 ו -4. הוא כל כך פשוט שאתה יכול לוותר לחלוטין על הלחמים והמלחצים המודפסים, לעשות הכל פשוט עם פיתולים, או פשוט להחזיק אותו בידיים שלך.

בואו נעריך מה צריך להתברר, מה המכשיר צריך להראות. ידוע כי מתח הסוללה הוא 1.5 וולט, התנגדות 10Ω. ואז, על פי חוק אוהם, אני = U / R = 1.5 / 10 = 0.15A או 150mA.

במדידות בפועל, במקום 150mA הצפוי, המכשיר הציג 98.3mA. גם אם נניח שהנגד נתפס בסובלנות של 20 אחוז, I = U / R = 1.5 / 12 = 0.125A או 125mA.

זה לא יספיק! לאן הכל עבר? במקרה שלנו, הסוללה ה"מתה "התבררה כאשמה. במהלך הניתוח היא איבדה חלק מהמטען והתנגדותה הפנימית גברה. הוספת ההתנגדות של הנגד החיצוני, ההתנגדות הפנימית תרמה את "התרומה האפשרית" שלה לעיוות של תוצאת המדידה. הנסיבות הללו הן שהביאו לכך שקריאת המכשיר הייתה, בלשון המעטה, רחוקה מאוד מהמצופה.

לכן, כאשר מבצעים מדידות במעגלים אלקטרוניים, צריך להיות זהירים ביותר, גם הדיוק לא יהיה מיותר. איכויות הפוכות ישירות מאלו שזה עתה הוזכרו מביאות לתוצאות הרות אסון. ניתן לשרוף מכשירי מדידה, לפתח או לתקן מכשירים מדי, ובמקרים מסוימים אפילו לקבל התחשמלות. כדי להימנע מאכזבה ממקרים כאלה, אנו יכולים שוב להמליץ ​​להיזכר אמצעי בטיחות.

בוריס אלאדישקין